이중열 교환기 실험

ABSTRACT

본 실험에서는 이중열 교환기를 이용하여 총괄전열계수를 실측하고, 유체의 유량과의 관계를 연구하며, 차가운 유체의 배출온도를 제어함으로써 시스템 제어에 관한 기본개념과 이중열교환기의 열전달 특성을 이해하는 것이 그 목적이다. 여기서 구하려는 총괄전열계수는 이중관 열교환기에서 열전달 저항은 내부 흐름에서의 대류에 의한 열전달 저항, 내부 관에서의 전도에 의한 저항, 외부 관에서의 대류에 의한 저항의 합으로 주어지며, 벽을 통과한 고온 측의 유체의 온도를 Th, 저온 측의 유체의 온도를 Tc로 하고 벽면을 수직으로 통과하는 열의 열류 속을 q, 총괄열전달계수 혹은 열통과계수를 K라고 하였을 때 q＝K(Th－Tc)의 관계를 갖는 것이다.

실험방법으로는 본 이중열 교환기에서 뜨거운 유체 온도조절기를 동작시켜 정상상태에 도달할 때( 책에서는 80℃를 기준으로 하였으나, 80℃올라가는 시간이 너무 오래 걸려서 조교님의 허락 하에 70℃를 기준으로 함. ) 까지 기다린 다음 차가운 유량은 고정한 채 뜨거운 물의 유량만을 조정해서, 향류왿� 병류일 때의 유량(1.6 2.4 3.2L/M)을 각각 변수로 두고 정상상태가 될 때까지 기다린다. 정상상태에서 열교환기의 온도표시기에 나타나는 각각의 온도로 총괄 열전달 계수를 구한다. 이 실험에서는 총괄 열전달 계수왿� 이중관 교환기 효율을 프로그램을 사용하여 구해보면, 내관과 외관의 총괄연전달계수 평균이 유량을 1.6 l/min, 2.4 l/min, 3.2 l/min 로하였을 때 병류에서는 각각 884.6 w/sq*mk, 1039.4 w/sq*mk, 1194.2 w/sq*mk가 나왔고 , 향류에서는 각각 884.6 w/sq*mk, 1039.4 w/sq*mk, 1194.2w/sq*mk가 나왔으며, 열교환기의 효율은 모두 똑같이 28.571%가 나왔다. 향류왿� 병류에서는 거의 비슷한 총괄열전달계수 수치가 나왔고, 효율도 모두 같은 수치가 나오는 결과가 나왔다. 이론대로라면 병류의 흐름과 , 향류에 흐름에 있어서 효율 같은 경우에는 향류가 더 높은 효율 값이 나왿�야 하나 이번 실험에서는 차이가 없었다. 하지만, 열전달 측면에서는 향류의 흐름이 병류의 흐름보다는 높은 열전달을 보였다. 이러한 결과가 나온 이유에는 , 차가운 유량을 변화시키지 않고 고정시키고 뜨거운 유량만 변화시켰다는 점과, 각 유량이 흐르는 시간을 충분히 가졌어야는데 충분히 가지지 못하여 실험 데이터가 비슷하게 나오는 듯하다.