열교환기의 원리와 종류

소개

열교환기의 원리와 종류, 열전도 이론등 열교환기에 대해 다양하게 서술하여 놓은것입니다

목차

1. 열교환기의 개요
2. 열의 전달방법에 따른 분류
3. 기하학적 형태에 따른 분류
4. 기능에 따른 분류
5. 구조상의 분류
6. 원통다관식 (Shell & Tube Type)열교환기의 종류
7. 열교환기의 원리
8. 열전도 이론
9. 열교환기의 해석
10. 열전달계수 [heat transfer coefficient]
11. 열교환기 설계에서 고려해야 할 점

본문내용

1. 열교환기의 개요
서로 온도가 다르고, 고체 벽으로 분리된 두 유체들 사이의 열교환 프로세스는 많은 공업의 응용분야에서 일어나고 있는데, 이와 같이 상이한 온도에 있는 둘 또는 그 이상의 유체들 간에 열전달이 가능하도록 하는 장치를 “열교환기 (heat exchanger)" 라고 한다.
난방, 공기조화, 자동차 방열기, 동력발생, 폐열 회수, 화학 프로세스, 우주선용 방열기 등과
같은 다양한 분야에서 열교환기가 사용되고 있는데, 각각의 경우에서도 기술적인 복잡성, 열교환량의 크기 등에 따라 매우 다양한 형식과 종류가 존재하게 된다. 즉, 셸-앤드-튜브
(shell and tube) 열교환기와 자동차 방열기와 같은 보통의 형식에서, 열전달은 주로 전도와 대류에 의하여 금속 벽으로 분리되어 있는 고온 유체로부터 저온 유체로 이루어진다. 보일 러와 응축기에서는 비등과 응결에 의한 열전달이 중요해지며, 냉각탑과 같은 열교환기 형식 에서는 고온 유체 (즉, 물)는 저온유체 (즉, 공기)와 직접 혼합에 의하여 냉각된다. 다시 말 하면, 유도된 공기 흐름에 분사되거나 떨어진 물이 대류와 증발에 의해 냉각된다. 우주에서 사용되는 방열기에서는 냉각유체로 수송된 폐열은 휜(fin) 표면으로 대류와 전도에 의해 전 달되고 거기로부터 복사에 의해 대기가 없는 공간으로 전달된다.
이와 같이 필요한 열전달량 뿐만 아니라 압력강하의 해석, 열전달 면적의 크기, 성능 (또는
효율)의 예측, 무게 (특히 우주나 항공 응용분야에서 중요함), 경제성의 문제 등 고려할 사 항이 매우 많기 때문에 열교환기의 설계는 실제로 매우 어렵고 복잡한 것이라 할 수 있다.

열교환기의 분류
열교환기는 가열기 ·냉각기 ·증발기 ·응축기(凝縮器) 등에 사용된다. 목적으로 하는 유체에 열을 주기 위해 사용되는 전열매체를 열매(熱媒)라고 하며, 이와는 반대로 열을 뺏는 데 사용되는 것을 냉매(冷媒)라고 한다.
열교환기의 형식에서 가장 일반적으로 사용되는 것은 금속관을 전열벽으로 하는 것으로, 이 형식에는 주수식(註水式) ·이중관식 ·핀붙이 다관식 ·투관형식(透管型式) 등이 있다. 이중관식 열교환기는 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.
대용량인 것에는 커다란 외관(外管)에 여러 개의 작은 관을 넣은 투관형식을 사용한다. 열이 높은 유체와 낮은 유체의 흐름에서 같은 방향으로 흐르는 것을 병류형(竝流型), 반대방향으로 흐르는 것을 역류형, 직각방향으로 흐르는 것을 직교류형(直交流型)이라고 한다.
보통 공업에서 사용되는 전열매체에는 물 ·수증기 ·공기 ·연도(煙道)가스 ·석유 ·수은 ·나트륨 ·칼륨 및 비페닐에테르와 비페닐의 혼합물인 다우섬(dowtherm) 등이 있다.

열교환기는 열의 전달방법, 기하학적 형태, 기능상, 구조상으로 다음과 같이 분류된다.

참고자료

· 없음