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Stefano

09-04-06 17:22

(1) Jacketed 관의 열전달
관 내, 외부를 흐르는 유체의 열전달은 (배관금속 등) 열전도(Thermal Conduction)에 의해서 열전달이 일어나는 현상을 포함하고 있지만 주로 대류현상에 의한 열전달현상 (Thermal Convection)에 의해 좌우 됩니다.
열전도와 열전달의 단위도 다릅니다. 열전도도의 단위는 kcal/(h*m*℃) 인데 열전달계수의 경우 kcal/(h*m2*℃)입니다.

(2) 총괄열전달계수
따라서 펠렛과 공기간의 열전달을 고려하지 않더라도, 관 내부를 흐르는 공기와 관벽간의 개별열전달계수(hi) 와 관외부 냉각수와 관벽간의 개별열전달계수(ho) 및 관벽의 열전도 (km/t)에 의해 결정됩니다.

총괄열전달계수 U, = 1/(1/hi + km/t + 1/ho)....................................(1)
여기서 km=금속관의 열전도도, t=금속관의 두께

(3) 개별 열전달계수
위의 (1)식에서 hi와 ho가 문제인데 이들 값은 관내의 유체흐름과 관련된 무차원수 Reynolds Number와 유체의 무차원수 Plandtl No로부터 계산됩니다. 대략.. (상세한 내용은 열전달서적에서 "관내외 대류 열전달계수"라는 키워드로)찾아볼 수 있습니다.

hi or ho = 0.023 * (Reynolds No)^0.7~0.8 * (Plandtl No.)^(1/3)............(2)

Reynolds No = (밀도)*(관경)*(관내 평균 유속)/(유체 밀도)...........(3a)
Plandtl No = (비열)*(유체점도)/(유체 열전도도).......................(3b)

(4) Pellet와 공기간의 열전달
위의 (1)식에는 Pellet와 공기간의 열전달이 무시된 계산이지만 만일 Pellte와 공기간의 열전달 계수를 구하려면 Packed Bed에서의 열전달과 유사한 열전달 수식을 사용하면 됩니다. 이 내용도 대부분 열전달 서적에서 소개하고 있습니다.

(5) 결론적으로
열전도 수식으로 유체의 관 내외부 흐름에서의 열전달 계산을 할 수는 없습니다. 대략 (2)식을 사용하여 계산하여 관 내외부의 개별열전달계수를 구하여 (1)식에 대입하여 U를 구하면됩니다.

(2) 총괄열전달계수
따라서 펠렛과 공기간의 열전달을 고려하지 않더라도,  관 내부를 흐르는 공기와 관벽간의 개별열전달계수(hi) 와 관외부 냉각수와 관벽간의 개별열전달계수(ho) 및 관벽의 열전도 (km/t)에 의해 결정됩니다.

총괄열전달계수 U,  = 1/(1/hi + km/t + 1/ho)....................................(1)   
여기서 km=금속관의 열전도도, t=금속관의 두께

(3) 개별 열전달계수
위의 (1)식에서 hi와 ho가 문제인데  이들 값은 관내의 유체흐름과 관련된 무차원수 Reynolds Number와 유체의 무차원수 Plandtl No로부터 계산됩니다.  대략..   (상세한 내용은 열전달서적에서 "관내외 대류 열전달계수"라는 키워드로)찾아볼 수 있습니다.

hi  or   ho    =   0.023 * (Reynolds No)^0.7~0.8 * (Plandtl No.)^(1/3)............(2)

Reynolds No = (밀도)*(관경)*(관내 평균 유속)/(유체 밀도)...........(3a)
Plandtl No =    (비열)*(유체점도)/(유체 열전도도).......................(3b)

(4) Pellet와 공기간의 열전달
위의 (1)식에는 Pellet와 공기간의 열전달이 무시된 계산이지만 만일 Pellte와 공기간의 열전달 계수를 구하려면 Packed Bed에서의 열전달과 유사한 열전달 수식을 사용하면 됩니다.   이 내용도 대부분 열전달 서적에서 소개하고 있습니다.

(5) 결론적으로
열전도 수식으로 유체의 관 내외부 흐름에서의 열전달 계산을 할 수는 없습니다.  대략 (2)식을 사용하여 계산하여 관 내외부의 개별열전달계수를 구하여 (1)식에 대입하여 U를 구하면됩니다.