열전달(Heat Transfer)
2012년도 1학기(제 15주)
기계자동차공학부
박 승 운
제9장 열교환기(2)
(Heat Exchanger)
제9장 열교환기
◈ 학습목표
o 열교환기의 해석방법(LMTD법, 유용도-NTU법)에 대한 이해 o 열교환기 선정방법
◈ 학습성과
o 열교환기에 대해 해석할 수 있어야 함.
o 열교환기의 선정방법을 숙지하여야 함.
강의 내용 및 순서
■ 대수평균 온도차법(LMTD법) ■ 유용도-NTU법
■ 열교환기의 선정
제9장 열교환기
제9장 열교환기
■ 대수평균 온도차(LMTD) 법
※ 고온 유체와 저온 유체의 입출구 온도를 알고 있거나 에너지 균형을 통해서
결정될 수 있는 경우에 적용
제9장 열교환기
■ 대수평균 온도차(LMTD) 법
제9장 열교환기
■ 대수평균 온도차(LMTD) 법
◈ 평행류와 다향류 열교환기
제9장 열교환기
■ 대수평균 온도차(LMTD) 법
◈ 대향류 열교환기
제9장 열교환기
■ 대수평균 온도차(LMTD) 법
◈ 다통로 및 직교류 열교환기 : 수정계수의 사용
제9장 열교환기
■ 대수평균 온도차(LMTD) 법
◈ 다통로 및 직교류 열교환기 : 수정계수의 사용
제9장 열교환기
■ 유용도-NTU 법
※ 고온 유체와 저온 유체의 출구 온도를 모르는 경우에도 유용도 ε과 NTU 관계식으로부터
NTU를 구하면, 쉽게 열전달률을 얻을 수 있음.
제9장 열교환기
■ 유용도-NTU 법
※ 유용도 : 흐름의 배열, 열교환기의 기하학적 형상에 의존
제9장 열교환기
■ 유용도-NTU 법
▶ 이중관 평행류 열교환기에 대한 유용도
제9장 열교환기
■ 유용도-NTU 법
제9장 열교환기
■ 유용도-NTU 법
▶ 용량률(capacity ratio), c
제9장 열교환기
■ 유용도-NTU 법
제9장 열교환기
■ 유용도-NTU 법
▶ 유용도의 관찰 결과
1. 유용도값 범위 : 0 ~ 1- NTU <1.5 : NTU 값에 따라 급격히 증가.
- NTU > 3 : NTU 값에 따라 서서히 증가.
2. 주어진 NTU와 용량률 c = Cmin / Cmax 에 대해서, 유용도가 높은 순서는:
- 대항류 > 두 유체가 모두 비혼합 직교류 > 평행류 3. NTU < 0.3일 경우 ; 유용도는 용량률 c와 무관.
4. 용량률 c의 값 범위 : 0 ~ 1, ※주어진 NTU에 대해
- c = 1 일때 ; 유용도 최소 - c = 0 일때 ; 유용도 최대
제9장 열교환기
■ 열교환기의 선정
▶ 열교환기의 적절한 선정 인자
o 열전달률 : 규정을 수행할 열전달 능력 o 경비 : 제작 또는 획득 비용
o 펌프 동력 :
- 전형적인 유체의 속도 : 액체 ; 0.7 ~ 7 [m/s], 기체 ; 3 ~ 30 [m/s]
o 크기와 무게 : 작고 가벼울 수록 좋음.
o 형식 : 유체의 형태, 크기와 무게의 제한, 상변화 과정의 존재 유무 등에 의존.
o 재료 :
- 압력 > 70 기압, 온도 > 550 ℃ 인 경우 주된 고려대상
- 관과 각 사이의 온도차가 50℃ 이상인 경우 : 차등 열팽창 문제 야기 가능 o 기타사항 :
- 관의 누설, 서비스의 용이성, 운전비용, 안전성, 신뢰성, 소음 등
제9장 열교환기
▣ 종합요약
▶ 열교환기의 해석 o LMTD법
제9장 열교환기
▣ 종합요약
▶ 열교환기 해석 o 유용도 - NTU법
◈ 목표성과가 달성되었습니까?
- 미흡한 경우, 각 장 예제 및 심화문제풀이 반복학습 필요!
