[실험레포트] 이동현상실험 - 이중열교환기[Double Pipe Heat Exchanger]

Double Pipe Heat Exchanger

1. 목적
(1) 간단한 열교환기의 기본식을 연구한다.
(2) 열교환기의 열수지를 계산한다.
(3) 총괄전열계수(Overall Heat Transfer Coefficient)를 실측하고 유체의 유량과의 관계를 연구한다.

2. 이론
(1) 2중관 열교환기의 열수지식
2중관 열교환기는 Fig. 1과 같이 Single Tube와 Jacket로 구성되어 있다. 고온 유체는 내관으로 흐르고 저온 유체는 외관으로 흐르며 열량은 정상상태하에서 관벽을 통해 이동한다.

각각의 열손실량과 얻은 열량이 같다고 가정하면

where, : 고온 유체의 열손실량 []
: 고온유체의 온도 []
: 고온유체의 유량 []
: 고온유체의 비열 []
: 저온유체의 열손실량 []
: 저온유체의 온도 []
: 저온유체의 유량 []
: 저온유체의 비열 []

Fig. 1. Double Pipe Heat Exchanger
(2) 장치 내의 각 유체의 온도변화
Fig. 2는 병류(Parallel Flow)와 향류(Counter Flow)일 때의 온도 변화에 대한 예이다.

Fig. 2. Temperature Profile Vs. Axis Of Heat Exchanger

양 유체 사이의 평균 온도차를 이라 하면, 교환된 열량은 다음과 같다.

where, : 교환된 열량 []
: 전열 면적 []
: 총괄전열계수 []
: 대수 평균 온도차 []

① 흐름이 병류(Parallel Flow)일 때

② 흐름이 향류(Counter Flow)일 때

총괄전열계수가 온도차에 따라 직선적으로 변한다고 가정하였을 때

(3) 열교환기의 효율
Fig. 2를 비교하면서 계산한다.

① 병류 흐름 (Parallel Flow)

where, : 입구에서의 저온유체의 온도

② 향류 흐름(Counter Flow)

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