기계공학실험B 열교환기성능실험 결과보고서 (2024)

1.1. 열교환기 실험에서 AMTD(산술평균온도차)가 아니라 LMTD(대수평균온도차)를 사용한 이유왿� LMTD를 계산하는 과정에서 필요한 가정을 요약하여 적으시오.

LMTD 유도 과정에서 확인할 수 있듯이 로그 평균값은 공학적으로 유도하여 얻은 결과값으로, LMTD가 단순히 더 엄밀한 값을 갖기에 산술평균온도차가 아닌 대수평균온도차를 사용하는 것이 아님을 알 수 있었다. 그러나, 대수평균온도차를 구하는데 필요한 몇 가지 가정이 있어 LMTD를 사용할 수 없는 경우 혹은 계산 정확도가 매우 떨어지는 경우가 발생한다.

첫 번째로, 총괄 열전달 계수 U가 상수로 가정되어 열교환에 의한 온도 차가 커질 시에 U가 온도 의존성을 갖게 될 경우 대수평균온도차로 산출한 값은 큰 오차를 갖게 된다. 두 번째로, 유체의 열용량 가 상수로 가정되어 온도 차가 커질 시 오차를 발생시킬 수 있다. 세 번째로, 위의 유도 과정은 정상상태에 대하여 결과를 얻은 값이므로 비정상 상태의 경우에는 유효하지 않다는 것이다. 네 번째로, 잠열로 열교환을 하게 되는 경우, 잠열로 열교환 시 해당 유체의 온도가 거의 일정하게 유지되므로 계산값의 정확도가 떨어진다.

1.1. 실험에 대한 고찰

이번 실험은 열교환기 성능 실험으로 열교환기의 유량 및 온도, 유동 배열에 따른 열교환기의 성능 변화에 대해 확인하는 실험이었다. 실험 결과, 대향류 그래프를 통해 뜨거운 유체는 입구(T1)에서 출구(T3)로 갈수록 온도가 떨어지고, 차가운 유체는 입구(T4)에서 출구(T6)로 올라가는 것을 확인할 수 있었다. 평행류 그래프에서 뜨거운 유체는 입구(T1)에서 출구(T3)로 온도가 떨어지고, 차가운 유체는 입구(T6)에서 출구(T4)로 갈수록 올라가는 것을 확인할 수 있었다.

대향류의 경우왿� 평행류의 경우 모두 차가운 유체의 유량은 일정하게 유지한 채로 뜨거운 유체의 유량을 점진적으로 증가시켰다.