[자연과학] 실험보고서 - 이중식 열교환기 실험(이중관식 열교환기의 향류형과 병류형 열교환기에 대하여 열교환 특성을 확인)

1. 실험목적

이번 실험에서는 열교환기 중 이중관식 열교환기의 향류형과 병류형 열교환기에 대하여 열교환 특성을 확인해보도록 한다.

2. 자료조사

열교환기
고온액체와 저온액체와의 2개의 유체 사이에서 열의 이동을 실시하는 장치를 말하며, 화학공업이나 일반 빌딩의 난방, 급탕(給湯)용 등 폭넓게 사용되고 있는 압력용기를 말한다. 2개로 칸막이된 용기 내에서 한쪽으로부터 150℃의 수증기를 보내고, 다른 쪽에서 20℃의 공기를 송입(送入)하면 공기는 수증기로부터 열을 빼앗고, 20℃ 이상의 고온 공기압이 되어서 배출되고, 반대로 수증기는 원래의 수증기보다 냉각되어 나온다. 이것은 고온유체로부터 저온유체에 열이 이동하기 때문이다. 열교환기는 그 사용목적, 구조에 의해 다음과 같이 분류된다.

(1) 사용목적에 의한 분류

a. 열교환기-폐열의 회수를 목적으로 한다.
b. 냉각기(cooler)-고온측 유체의 냉각을 목적으로 한다.

c. 가열기(heater)-저온측 유체의 가열을 목적으로 한다.

d. 응축기(condenser)-증기의 응축을 목적으로 한다.

e. 증발기-저온측 유체의 증발을 목적으로 한다.

(…(생략)

① 유체의 비열은 온도에 따라 변하지 않는다.

② 대류 열전달계수 h는 열교환기 내에서 일정하다. 특히 두 번째 가정은 입구효과, 액체의 점성, 열전도계수의 변화 등으로 인해 맞지 않을 수 있으므로, 일반적으로 수치 해석적인 방법을 통해 이런 효과들에 의한 오차를 교정해야 한다.

① 먼저 밸브를 병류 흐름으로 설정한다.

② 온수탱크의 물이 차있는지 확인하고, 레벨스위치를 확인한다.

③ 소프트웨어를 작동시키고 온도(ST16)를 설정한다.

④ 온수 및 냉수의 유속을 2.0 liter/min(0.002)으로 고정한다.

⑤ 온수의 출구온도가 평형에 도달하였을 때, 데이터 테이블에 온도를 기입한다.

⑥ 1번부터 5번까지를 온도를 달리하며 반복한다.

⑦ 얻어진 데이터를 토대로 다음을 정리한다.

⑧ 밸브를 향류 흐름으로 설정하여 위 절차를 반복한다.