핀 튜브 열교환기의 열전달 효율 테스트

Overview

출처: 마이클 G. 벤턴과 케리 M. 둘리, 화학 공학부, 루이지애나 주립 대학, 배턴 루지, LA

열교환기는 한 유체에서 다른 유체로 열을 전달합니다. 다양한 요구를 채우기 위해 여러 종류의 열교환기가 존재합니다. 가장 일반적인 유형 중 일부는 쉘 및 튜브 교환기 및 플레이트 교환기^1입니다. 쉘 및 튜브 열교환기는 유체가^1을흐르는 튜브 시스템을 사용합니다. 튜브 의 한 세트는 냉각 또는 가열 할 액체를 포함하고, 두 번째 세트는 열을 흡수하거나 1을 전송하는^액체를포함한다. 플레이트 열교환기는 비슷한 개념을 사용하며, 플레이트는 액체가^1을흐르기 위해 각각의 작은 간격과 밀접하게 결합됩니다. 플레이트 사이에 흐르는 유체는 열이 필요한 스트림^1로또는 벗어나게 되도록 뜨겁고 차가운 사이를 번갈아 가며 움직입니다. 이러한 교환기는 표면 영역이 넓기 때문에 일반적으로 더^{효율적입니다.}

이 실험의 목표는 지느러미 튜브 열교환기(그림 1)의 열 전달 효율을 테스트하고 지느러미가 없는 열교환기의 이론적 효율과 비교하는 것입니다. 실험 데이터는 모노에틸렌 글리콜(MEG)의 세 가지 상이한 유량에 대해 측정될 것이다. 각 MEG 유량에 대해 두 개의 서로 다른 물 유량이 사용됩니다. 윌슨 플롯 방법을 사용하여 열 전달 계수는 실험 데이터로부터 결정됩니다. 또한, 레이놀드의 수와 전달된 열의 양은 지느러미의 유량과 관계없이 열 전달 효율을 평가합니다.

그림 1: 핀란드 튜브 열 교환기. 1) MEG 출구 온도 2) 수중 입구 온도 3) MEG 입구 온도 4) 물 출구 온도 5) 물 미터 6) MEG 축적 광경 유리/ 실린더.

Procedure

1. 시작 및 유량 측정

증기 발생기 아래에 있는 충전 밸브를 엽니다.
장치를 시작하고 증기형성을 시작하기 위해 15분 간 허용합니다.
물의 유량 계산
1. 스톱워치를 시작하고 물 볼륨을 표시하는 게이지를 모니터링합니다.
2. 30s 이후에 시계를 멈추고 게이지에 표시된 총 물량을 기록합니다.
3. 물 량을 시간별로 나누어 체피 유량을 결정합니다.
유량계에서 MEG 유량을 기록합니다.
열전대에서 온도를 관찰하고 값을 기록합니다.

2. 유량 변화 및 종료

6개의 다른 실행에 대한 데이터를 수집하려면 물의 유량을 높거나 낮은 유량으로 설정하고 MEG의 높은, 중간 또는 낮은 유량으로 실행합니다.
1. 참고로, 이전 유량은 MEG의 낮은, 중간 및 고유량에 대해 각각 0.0439, 0.0881 및 0

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Results

지느러미 튜브 열교환기는 난류흐름(도 2)에도달하지 않았다. 지느러미는 라미나르 및 난류 흐름 이론을 통해 알려진 경계 층이 형성하는 추가 표면을 제공합니다. 유체가 충분한 속도에 있지 않으면 유체가 난기류에 도달하지 않습니다. 지느러미 사이의 경계 층은 라미나르 영역에서 겹치므로 유체는 라미나르로 유지됩니다.

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Application and Summary

열교환기는 농업, 화학 생산 및 HVAC를 포함한 다양한 산업에서 사용됩니다. 이 실험의 목표는 지느러미 튜브 열교환기의 열 전달 효율을 테스트하고 지느러미가없는 열 교환기의 이론적 효율성과 비교하는 것이었습니다. 실험 데이터는 사용되는 각 MEG 유량에 대해 모노에틸렌 글리콜(MEG)의 3가지 유량과 2개의 고유한 유량에 대해 측정하였다. Reynold의 숫자는 지느러미와 유동을 위해 결정되었으며...

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References

Types of Heat Exchangers." Types of Heat Exchangers. N.p., n.d. Web. 19 Jan. 2017.
Heat exchangers for sugar factories and distilleries." Heat exchanger for sugar and ethanol industry. N.p., n.d. Web. 19 Jan. 2017.
Biotechnology and green chemistry heat exchangers." Heat exchanger for green chemical industry. N.p., n.d. Web. 19 Jan. 2017.
Heat exchangers for heating and cooling." Heat exchangers for district heating, cooling and HVAC. N.p., n.d. Web. 19 Jan. 2017.

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1. 시작 및 유량 측정

증기 발생기 아래에 있는 충전 밸브를 엽니다.
장치를 시작하고 증기형성을 시작하기 위해 15분 간 허용합니다.
물의 유량 계산
1. 스톱워치를 시작하고 물 볼륨을 표시하는 게이지를 모니터링합니다.
2. 30s 이후에 시계를 멈추고 게이지에 표시된 총 물량을 기록합니다.
3. 물 량을 시간별로 나누어 체피 유량을 결정합니다.
유량계에서 MEG 유량을 기록합니다.
열전대에서 온도를 관찰하고 값을 기록합니다.

2. 유량 변화 및 종료

6개의 다른 실행에 대한 데이터를 수집하려면 물의 유량을 높거나 낮은 유량으로 설정하고 MEG의 높은, 중간 또는 낮은 유량으로 실행합니다.
1. 참고로, 이전 유량은 MEG의 낮은, 중간 및 고유량에 대해 각각 0.0439, 0.0881 및 0.1323 gal/sec를 사용했습니다.
이전과 마찬가지로 각 실행에 대해 열전대에서 체적 유량 및 온도 차이를 기록합니다.
완료되면 계측기를 종료합니다.
1. 증기, 모노에틸렌 글리콜 및 물의 흐름을 막기 위해 밸브를 닫습니다.
2. 주 스위치를 끕니다.

3. 계산

수학식 1을 사용하여 열전된 총 열을 계산하기 위해, Q, 열전대(온도를 측정하는 데 사용되는 장치)와 열교환기의 알려진 물리적 치수(작동 중인 장치에 대한 사용자 설명서에서 발견)에서 읽는 온도 차이를 계산합니다. 온도 차이는 각 실행의 온도 판독값에서 취할 수 있습니다.
각 고유 평가판 실행에 대해 전송된 열을 계산하고 Wilson 플롯 방법을 사용하여 3개의 MEG 유량에 대한 열 전달 계수를 찾습니다.
계산된 열과 레이놀즈 수를 지느러미 없이 열교환기의 이론적 값과 비교합니다.

PLAYLIST

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