인하대학껓 기계공학실험 B-열교환기 성능 실험

1) 이론
① LMTD (대향류일 때) 유도

< 중 략 >

2) 고찰
① 열교환기 실험에서 AMTD(산술평균온도차)가 아니라 LMTD(대수평균온도차)를 사용한 이유왿� LMTD를 계산하기 과정에서 필요한 가정을 요약하여 적으시오.
(1). LMTD 사용이유
포화증기가 1차 열원인 경우에 증기의 온도를 일반적으로 가열 표면에서 일정한 것으로 생각할 수 있다. 따라서 를 AMTD로 사용해도 대부분의 경우 정확한 결과가 나온다. 또한 AMTD를 사용하면 수계산이 가능하기 때문에 사용이 용이하다. 하지만 열교환기에서 열전달이 되는 속도는 온도차왿� 열전달 계수에 의해 정해지는데 고온과 저온유체의 유량이나 비열이 서로 다르기 떄문에 입출구에서의 온도차도 달라진다. 따라서 열교환기의 튜브 위치마다 온도차도 다르게 나타나기 때문에 이를 보정하기 위해 LMTD를 사용한다.

(2). LMTD사용에 필요한 가정
- 정상상태 흐름이며 동적 분석에는 사용이 불가하다.
- 열 전달 중 상변화가 없다.
- 운동에너지 및 위치에너지 변화는 무시된다.
- 두 유체의 온도 변화율은 온도 차이에 비례한다고 가정한다.(일정한 비열을 가진 유체에만 유효함)
- 열전달 계수는 일정하며 온도의 함수가 아니다.

② 실험에 대한 고찰.
이번 열교환기 성능 실험은 대향류의 열교환기에 뜨거운 물의 온도를 70도씨로 맞추고 온도가 안정된 후, 물의 체적유량률을 0.7L/min으로 설정하였다. 차가운 물의 체적유량률도 이왿� 같이 설정하고 열교환이 충분히 일어날때까지 기다렸다. 그 후에 1~6까지의 지점 온도를 측정해 표에 기록하였다. 뜨거운 물의 체적유량률을 1.4L/min, 2.1L/min으로 설정한 후에 위의 과정과 똑같이 반복하였다. 대향류의, 평행류일 경우 차가운 물의 체적유량은 0.7L/min으로 고정시켜 실험하였다.
대향류왿� 평행류의 경우 모두에서 뜨거운 물의 체적유량률이 증가할수록 물의 온도변화 크기가 작아졌다.