게시판 > 질답게시판 > 열교환기 내에서 유체 속도 구하기

스테파노 Stefano

12-04-16 23:03

1" Tube는 외경이 정확히 1"가 됩니다. 내경을 찾아서 계산해 보세요. 내경은 튜브두께(BWG)에 따라 달라지지요.

달나라대장 precede3

12-04-18 09:52

예~! 감사합니다. 내경이 0.87"으로 계산을 하니 0.06 m/s 가 나옵니다.
그리도 너무 작은거 같네요..

shell의 단면적은 위와 같이 구하는것이 방법인가요?

jslee jslee

12-04-18 04:27

상변화가 없다면, 열전달 측면에서 속도가 너무 낮은지는 Reynolds number로 판단하시면 더 좋을 것 같습니다.
(turbulent flow인지 여부를 보며, laminar flow일 경우 tube측은 열전달효율이 급격히 떨어짐)

달나라대장 precede3

12-04-18 09:56

답변 감사합니다~!

어떤 문헌에 보니 tube passes 를 선정할때 Reynolds # 를 10000이상이 되게끔 해서 설정을 하라는 식을 찾아서 그 식으로 했습니다.

그래서 tube passes를 4로 선택을 했구요.

Re = (4*m*Np) / (pi*Di*Nt*점도) > 10000 이 식이였습니다.

tube passes가 단면적과의 상관관계가 어떻게 되는지요...

jslee jslee

12-04-25 09:20

Tube pass 수가 증가하면 동일 shell ID에서 유체가 지나가는 유로(tubes)의 총단면적(tube단면적*tube갯수)이 그에 반비례해 감소하게 됩니다. 즉 100개의 tube가 1 pass로 설치되어 있다가 2 pass가 되면 유체가 지나가는 총 단면적은 반으로 줄게 됩니다.

그리고, [부피유량/단면적=선속도]이므로 단면적이 절반으로 줄면 선속도는 2배가 되고, 그에 따라 Reynolds #도 두배로 증가합니다 (Re = D*rho*v/mu). Tube측에서 turbulent flow가 되어야 열전달효율이 극대화되므로, pass 수를 늘림으로써 turbulent flow로 만드는 것이 가능합니다.

단, 주의할 점은 tube pass 증가시킬 때 tube측의 압력강하도 크게 증가한다는 점입니다. Tube측 압력강하는 선속도의 제곱에 비례하고 또 유체의 경로길이에도 비례합니다. 위의 예에서 pass를 1->2로 증가시 선속도가 2배, 경로길이도 2배로 증가하므로, 결국 압력강하는 기존의 8배로 증가하게 됩니다.

저도 기억이 가물가물해서 자료 좀 찾아보느라 답변이 늦었네요. 작은 도움이라도 되었으면 합니다.
(참고자료: Lieberman, "Process Engineering for a Small Planet")

달나라대장 precede3

12-04-26 18:15

답변 감사합니다^^ 정말 많은 도움이 되고있어서 감사합니다~!

제가 결론적으로 구하고자 하는것은 nozzle의 size입니다~!
(Applied process design, vol 3, third edition P.111 의 fig 10.64를 보고 있습니다.)

http://books.google.co.kr/books?id=T69gFnVmK4MC&printsec=frontcover&dq=Applied+Process+Design+for+Chemical+and+Petrochemical+Plants&hl=ko&sa=X&ei=HRGZT7_lNKrAiQeW3J2QBg&ved=0CDMQ6AEwAA#v=onepage&q=Applied%20Process%20Design%20for%20Chemical%20and%20Petrochemical%20Plants&f=false

이 그래프를 통해서 nozzle size를 구하는것이 어느정도 합당한가요?
제 계산에 따르면, shell ID 가 16.5in 인데, 책을 통해서 구한 tube 쪽 nozzle size가 6in 가 나옵니다~!

너무 큰것 같아서요...

그럼 감사합니다~!

jslee jslee

12-04-30 10:58

링크의 책처럼 노즐크기를 손으로 계산해보지 않아서 합당한 방법인지는 모르겠습니다만,
노즐로의 최대유속한계를 근거로 만든 그래프라면 기준으로 삼을 수 있겠지요.
다만 상한값만 제시해주는 것으로 보이므로 ΔP가 허용되는 범위 내에서 줄일 수 있을 것 같습니다.

달나라대장 precede3

12-05-02 10:01

예~! 답변 정말 감사합니다.