[공학][응용화학기초실험] 이중관의 열교환 실험

[응용화학기초실험] 이중관의 열교환 실험

1. 요 약
열교환기란 온도가 높은 유체로부터 전열벽(傳熱壁)을 통해서 온도가 낮은 유체에 열을 전달하는 장치로 주수식이중관식핀붙이다관식투관형식 등 다양한 종류가 있다.
여기서 우리 실험을 실시한 이중관식 열 교환기는 내관(內管)과 외관으로 되어 있으며, 내관 내부의 유체와 관과 관 사이에 있는 고리 모양 부분의 유체 사이에서 열교환이 이루어진다. 이 형식은 구조는 간단하지만 처리하는 양이 적다.
실험의 목적은 병류와 향류로 나누어서 차가운 물과 더운 물의 유량의 변화와 더운 물의 온도변화에 따른 열교환기의 열효율을 알아보는데 있다. 병류는 각각의 유체가 서로 같은 방향으로 흘러가는 것이다. 향류는 각각의 유체가 서로 반대 방향으로 흘러간다.
온도는 각각 40℃, 50℃, 60℃, 물의 유량은 1:5, 3:3, 5:1로 변화를 주었다. 온도 변화에 따른 열효율변화를 실험할 때에는 물의 유량은 3:3으로 고정하였다. 물의 유에 따른 열효율변화를 실험할 때에는 온도는 50℃로 고정하였다.
온도 변화는 비선형 그래프를 그리므로 대수평균법을 사용하였다.
이론적인 실험결과는 온도와 물의 유량이 같을 때 병류보다 향류의 열효율이 높게 나온다. 하지만 이번 실험에서는 병류의 열효율은 약 88.2%, 향류의 열효율은 약 80.9%로 이론과 반대되는 결과를 얻었다.

가. 실험목적
동심관 열교환기 내 병류형과 향류형에 대해 열교환기의 효율을 실험하고, 총열 전달계수를
산출하여 유속이 열전달에 미치는 영향을 확인한다.
나. 실험배경
산업 공정에서 두 유체 사이의 열전달은 일반적으로 열교환기에서 이루어진다. 가장 일반적인 열교환기의 형태는 뜨거운 유체와 차가운 유체가 서로 직접 접촉하여 열전달이 일어나는 것이 아니라 튜브 벽이나 평판 또는 굽어진9 접촉면에 의해 두 유체 사이가 분리되어 있으며 접촉면을 통하여 열전달이 일어난다. 열전달은 뜨거운 유체에서 튜브 벽이나 튜브 표면까지는 대…(생략)