열교환기 원리분석과 모델링 & 해석

소개

열교환기 원리분석과 모델링 & 해석

목차

1. 서론
1.1 열교환기의 정의
1.2 열교환기의 원리
1.3 열교환기의 종류
1.3-1 Multiple-tube 열교환기
1.3-2 Single-tube
1.3-3 Parallel - Plate 열교환기
1.3-4 External heating
1.3-5 전열면적이 없는 열교환기
1.3-6 냉각방식에 의한 분류
1.3-7 공기 유동방식에 의한 분류
1.3-8 Extended surface
1.4 열전도 이론

2. 본론
2.1 열교환기 모델링
2.2 계수선정

3. 결론

본문내용

1. 서론
1.1 열교환기의 정의
두 물질간에 열에너지의 수수가 되고 있는 곳에 그 작용을 유효하게 할 목적의 장치로써 공정에서는 투입 열에너지의 회수용이나 반응 온도의 유지용으로 혹은 반응 조절용으로 쓰인다. 즉, 온도의 차이가 있고, 고체 벽으로 분리된 두 유체 사이의 열교환 현상은 많은 공업 응용 분야에서 찾아 볼 수 있다. 이러한 열 교환을 수행하는 열교환기(heat exchange)라 하며, 공간 가열, 공조․냉동, 동력 발생, 폐인 회수, 화학 공정 등에 널리 사용되고 있다.
[ Figure 1.1 ] 열교환기 사진
1.2 열교환기의 원리
열교환기는 직접가열 방식이 아니라 간접 가열 또는 냉각방식이다. 난방용 보일러로 온수를 겸용으로 사용할 때에도 보일러내에 달려있는 일체형 열교환기도 있고 별도로 사용하는 관형 열교환기 및 판형 열교환기가 있으며 그 용도는 매우 다양하다.
- 직접전달방식 : 열이 교환되는 매체가 직접 접촉 되는 방식이다. 단, 매체가 서로 혼합되어 버리지 않는 경우에 한한다. 이러한 교환기의 일례로서 물이 공기와 직접 접촉됨으로써 냉각되는 냉각탑이 있다.
- 간접전달방식 : 이 방식은 두 물체 사이의 격리벽을 통해 열이 전달되는 방식이다.
1.3 열교환기의 종류
1.3-1 Multiple-tube 열교환기
가장 잘 알려져 있고 가장 많이 사용되고 있는 열교환기 이며 많은 Tube가 병렬 혹은 직렬-병렬로 구성되어 있다. 외부적으로 구조가 복잡하고 정상적인 유동이 향류와 병류 그리고 십자류가 혼합되어 있어 Sysyem을 평가하기가 어렵지만, 장점으로는 고온, 고압, 저온, 저압 등 어느 조건에서도 사용이 가능할뿐만 아니라 Tube길이, 본체, 직경에 거의 제한을 받지 않으며 유량, 열부하량, 압력손실등 극히 넓은 범주에서도 사용할 수 있다. 단점으로는 상대적으로 비싸고 열전달 게수도 낮은편이다.
- Shell & Tube 열교환기
주로 산업현장에서 가장 많이 사용되고 있는 열교환기이며 통상적인 열교환기를 의미할 정도로 표준화 되어있다.
① 고온, 고압, 저온, 저압 등 사용이 광범위하고 어느 조건에서도 사용이 가능하다.
② Tube의 길이, 본체, 직경 등 거의 제한을 안받으며 사용범위가 넓다.
③ 총괄 열전달 계수가 다른 형태보다 작은 편이다.
④ 저압의 열교환기는 TEMA Standard에 따라 최소 150 Psi의 압력으로 설계 되어 있어 비 경제적이다.

참고자료

· Frank P. Incropera, Heat transfer, 사이텍미디어
· 신춘식,안영주 공저, MATLAB기초와 응용, 동일출판사
· 윤정민,윤상국 공저, 냉동공학, 문운당
· 열교환기의 분류, http://blog.naver.com/cambodia53?Redirect=Log&logNo=30010928094