이중관실 열교환기

실 습 일	2023 년 월 일 날씨 기온 ℃	평가 결과		총 평
실 습 자		학생	교사
지도교사	(인)

실습 조건

항목	측정값
설정 온도	℃
뜨거운 물의 관 길이(L)	1.5m
뜨거운물의관안지름(Di)	0.015m
뜨거운물의관바깥지름(Do)	0.01588m

향류 흐름 측정값

흐름 종류	유체	입구 온도 측정값	출구 온도 측정값	유량
향류	뜨거운 물	℃	℃	L/min
	찬 물	℃	℃	L/min

향류 흐름 그래프

계산의 결과

순서	항목	기호	단위	계산값
				계산식	값
1	뜨거운 물의 유량	W	kg/h
2	찬 물의 유량	w	kg/h
3	뜨거운물의평균온도		℃
4	뜨거운 물 평균 온도의 비열		kcal/kg·℃
5	뜨거운 물의 평균 열용량	Cp	kJ/kg℃
6	찬 유체의 평균 온도		℃
7	찬 물 평균 온도의 비열
8	찬 물의 평균 열용량	Cp	kJ/kg℃
9	장치 입구 온도차	Δt1	℃
10	장치 출구 온도차	Δt2	℃
11	산술 평균 온도차	Δt	℃
12	대수 평균 온도차	Δt	℃
13	뜨거운 물의 전열량	q1	kJ/h
14	찬 물의 전열량	q2	kJ/h
15	평균 전열량	q	kJ/h
16	뜨거운물의관평균지름	D	m
17	뜨거운 물의 단면적	A	m2
18	총괄 전열 계수	U	kJ/m2h℃

이중관실 열교환기

실 습 일	2022 년 월 일 날씨 기온 ℃	평가 결과		총 평
실 습 자		학생	교사
지도교사	(인)

실습 조건

항목	측정값
설정 온도	℃
뜨거운 물의 관 길이(L)	1.5m
뜨거운물의관안지름(Di)	m
뜨거운물의 관바깥지름(Do)	m

병류 흐름 측정값

흐름 종류	유체	입구 온도 측정값	출구 온도 측정값	유량
병류	뜨거운 물	℃	℃	L/min
	찬 물	℃	℃	L/min

병류 흐름 그래프

계산의 결과

순서	항목	기호	단위	계산값
				계산식	값
1	뜨거운 물의 유량	W	kg/h
2	찬 물의 유량	w	kg/h
3	뜨거운물의평균온도		℃
4	뜨거운 물 평균 온도의 비열		kcal/kg·℃
5	뜨거운 물의 평균 열용량	Cp	kJ/kg℃
6	찬 유체의 평균 온도		℃
7	찬 물 평균 온도의 비열
8	찬 물의 평균 열용량	Cp	kJ/kg℃
9	장치 입구 온도차	Δt1	℃
10	장치 출구 온도차	Δt2	℃
11	산술 평균 온도차	Δt	℃
12	대수 평균 온도차	Δt	℃
13	뜨거운 물의 전열량	q1	kJ/h
14	찬 물의 전열량	q2	kJ/h
15	평균 전열량	q	kJ/h
16	뜨거운물의관평균지름	D	m
17	뜨거운 물의 단면적	A	m2
18	총괄 전열 계수	U	kJ/m2h℃

이중관실 열교환기 예시

실 습 일	2023 년 월 일 날씨 기온 ℃	평가 결과		총 평
실 습 자		학생	교사
지도교사	(인)

실습 조건

항목	측정값
설정 온도	80℃
뜨거운 물의 관 길이(L)	1.5m
뜨거운 물의 관 안지름(Di)	0.015m
뜨거운 물의 관 바깥지름(Do)	0.01588m

향류 및 병류 측정값

흐름 종류	고온 유체		저온 유체		유량
	T1	T2	T3	T4
향류	64℃	54℃	23℃	11℃	8L/min
병류	62	52℃	13℃	24℃	8L/min

계산의 결과

순서	항목	기호	단위	계산값
				향류	병류
1	고온 유체의 유량	W	kg/h
2	찬 물의 유량	w	kg/h
3	뜨거운 물의 평균 온도		℃
4	뜨거운 물 평균 온도의 비열		kcal/kg·℃
5	뜨거운 물의 평균 열용량	Cp	kJ/kg℃
6	찬 유체의 평균 온도		℃
7	찬 물 평균 온도의 비열
8	찬 물의 평균 열용량	Cp	kJ/kg℃
9	장치 입구 온도차	Δt1	℃
10	장치 출구 온도차	Δt2	℃
11	산술 평균 온도차	Δt	℃
12	대수 평균 온도차	Δt	℃
13	뜨거운 물의 전열량	q1	kJ/h
14	찬 물의 전열량	q2	kJ/h
15	평균 전열량	q	kJ/h
16	뜨거운물의관평균지름	D	m
17	뜨거운 물의 단면적	A	m2
18	총괄 전열 계수	U	kJ/m2h℃

계산식

향류

고온부의 유량(W)

8L/min × 60 = 480kg/h

저온부의 유량(w)

8L/min × 60 = 480kg/h

고온부 물의 평균 온도

(64 + 54)/2 = 59℃

고온부 평균 온도의 비열(물의 상태도에서 59℃ 비열)

1.000kcal/kg·℃

고온부 평균 평균 열용량(Cp1)

4.2J × 1.000kcal/kg·℃ = 4.200kJ/kg·℃

저온부의 물의 평균 온도

(23 + 11)/2 = 17℃

저온부 평균 온도의 비열(물의 상태도에서 17℃ 비열)

1.000kcal/kg·℃

저온부 평균 온도의 열용량(Cp2)

4.2J × 1.000kcal/kg·℃ = 4.200kJ/kg·℃

장치 입구 온도차(△t1)(고온부의 입구 온도 – 저온부의 입구 온도)

(64 – 23) = 41℃

장치 출구 온도차(△t2)(고온부의 입구 온도 – 저온부의 입구 온도)

(54 – 11) = 43℃

산술 평균 온도차(△t = △t1/△t2 < 1.5)

(41 + 43) = 42℃

대수 평균 온도차(△t1/△t2 > 1.5)

고온부의 전열량(q1 = W × Cp1 × △t1)

480kg/h × 4.200kJ/kg·℃ × 41℃ = 82,656kJ/h

저온부의 전열량(q2 = W × Cp2 × △t2)

480kg/h × 4.200kJ/kg·℃ × 43℃ = 86,688kJ/h

평균 전열량[q = (q1 + q2/)2)

(82,656 + 86,688)/2 = 84,672kJ/h

고온부의 평균 관 지름[D = Di + Do)/2)

(0.015m + 0.01588m)/2 = 0/01544

고온부의 단면적(A = π × D × L)

3.14 × 0.01544m × 1.5m = 0.0727m2

총괄 전열 계수([eqn: rm U``=`` {q} over {A· DELTA t}])

[eqn: rm {84,672kJ/h} over {0.0727m ^{2} ·42 CENTIGRADE } `=`27,075.4kJ/m ^{2} ·h· CENTIGRADE]

향류, 병류 흐름에 대한 거리에 따른 온도 분포