[화학공학]이중열껓환기 실험 보고서

*열껓환기의 종류

열껓환기 중 가장 간단한 것으로 이중 관 열껓환기(double pipe heat exchanger)를 들 수 있다. 이것은 직경이 다른 두 개의 관을 동심 적으로 설치한 것으로 내부의 작은 관에 한 가지 유체가 흐르고 두 개의 관 사이의 공간에 다른 유체가 흐른다. 두 유체가 같은 방향으로 흐르는 경우를 병류식(parallel flow 또는 cocurrent flow), 서로 다른 방향으로 흐르는 경우를 향류식(countercurrent flow)이라 한다.


단위 부피 당 열전달면적을 크게 하기 위하여 설계된 조밀 열껓환기(compact heat exchanger)는 공기왿� 같은 기체를 가열 또는 냉각시킬 때 사용된다. 열껓환기의 열전달 면적과 부피의 비를 면적밀도(area density,)라 한다.가 700m2/m3보다 큰 경우에 조밀 열껓환기라 할 수 있다. 조밀 열껓환기의 예로는 자동차의 냉각장치(, 유리세라믹 가스터빈 열껓환기(, 인간의 폐(를 들 수 있다. 조밀 열껓환기는 두 유체가 보통 직각 방향으로 흐르기 때문에 교차흐름 열껓환기(cross flow heat exchanger)라고도 하며 비 혼합식(unmixed flow)과 혼합식(mixed flow)으로 세분될 수 있다.
비 혼합식에서는 편 사이를 한 유체가 흐르면서 서로 섞이지 않지만 혼합식에서는 핀이 없기 때문에 유체가 횡적으로 자유롭게 섞일 수 있다.
산업체에서 쓰이는 열껓환기 중 가장 보편적인 것은 원통 다관형 열껓환기(shell and tube heat exchanger)이다. 원통 속에 여러 개의 관이 들어 있으며 한 유체가 관 속을 흐르고 다른 유체는 관 밖을 흐른다. 열전달의 효율을 증가시키기 위해 관 밖을 흐르는 유체는 관다발에 직각방향으로 흐르도록 유도하기 위하여 장애판(baffle)을 설치한다. 가장 간단한 다관형 열껓환기는 원통이 한 개가 있고 내부 관을 통과하는 유체의 흐름 방향이 한 방향으로만 되어 있는 1-1 열껓환기이다.
< 다관형 열껓환기 >

원통 다관 형 열껓환기는 원통 수왿� 관내 유체흐름 방향이 몇 번 바뀌는 가에 따라 세분할 수 있는데 한 개의 원통 속에서 관속을 흐르는 유체가 원통을 통과하는 동안 방향을 한 번 바꾸어 흐르는 방향이 둘이 1-2 열껓환기왿� 원통이 두 개이고 관속의 유체가 흐르는 방향이 세 번 바뀐 2-4 열껓환기가 보편적으로 많이 쓰인다.