자동로그인
컨텐츠 | contents
일반게시판
Q&A게시판
공학 S/W
스터디 | study
단위환산
농도계산
일반화학
화공일반
화공실무

   
  5336 답변에 대한 추가 질문사항입니다(shell & tube 열교환기에서 tube가 다중으로 배열된상태에서 길이 및 직경구하는 방법문의)
  글쓴이 : 고바   고유ID : moozo17     날짜 : 14-04-19 19:58     조회 : 6999    
안녕하세요?
문제를풀다보니 아직 이해가 덜된부분이 있어서 다시한번 질문드립니다.
바쁘실텐데 죄송합니다.
1. 기 보내드린 도면 보충설명
1) 기 보내드린 shell & tube(다중) type열교환기 도면에서 안쪽 tube spec은 ,외경은 Φ9.53mm,
내경은 Φ7.76mm, tube 수량 88개이고, tube 88개를 둘러싸고 있는 shell은 내경이 Φ208.3, 외경은 Φ216.3
입니다. Tube 배열피치 p=15mm(대충)
*.여기서 삼각배열? 사각배열? 설명좀 부탁드립니다.
위에도면의 tube 배열은 삼각배열? 사각배열? 어떤 배열인가요?

2) 유체는 tube 내부-물(액체), tube 외부(=shell 내부)도 물이 흐르며 tube내 유체는 한번 왕복이 아닌
4번 왕복후 출구로 분출됩니다
질문사항: 한번왕복하고 4번 왕복은 어떻게 공식에 적용되는건가요?
2 . 총합열전달계수를 구하기위해서는 레이놀즈수를 구해서 층류,난류를 구분하고
누셀트수를 구하기 위하여 … * .참고식 Nu1 = 0.023 *(Re)^0.23 *(Pr)^0.8
즉 Re=(밀도*속도*Dh)/μ=ρ*V*Dh/μ 에서
Dh=등가직경? hydraulic diameter 인가요? 아니면 ,
tube 내경? 외경? Shell 내경?
어떤책은 Dh=등가직경이 아닌 tube 직경을 대입해 놓은공식도 있는것 같아서요…
너무 햇깔려서요…ㅠㅠㅠ
먼저 설명해놓으신 내용((5359번)을보면 (2a) (2b) (2c) (3a) (3b) 공식에서 어떤식을 적용해야하는지?
그리고 기호에대한 정의, 즉 D1? D2? D? 어떻게 구분해서 사용해야 하는지요?

3. 그러면 등가직경은 tube 내경, tube 외경, shell 내경에 대해서 모두 구하는건가요? 아니면?

4. 번호 5356 -4) (3)식에서 사용하는 hi와 ho는 Tubs 내,외부의 유체의 흐름에 따른 Reynolds No, Plandtle No.,
등으로부터 Nusselt No.를 계산하여 구합니다.
hi = (Nu1)*(k/D1) ...................(4a), ho = (Nu2)* (k/D2) Nu1, Nu2 = Tube Inside, Outside의 Nusselt No.,
D2=Tube Outsied (Equivalent)Diameter
윗식에서 질문 입니다
윗식에서 D1=tube 등가내경?, D2=tube 등가외경? . 그러면 tube 둘레를 싸고 있는 shell에 대한
등가직경은요? Shell 내경(위도면에서는 Φ208.3)에 대한 등가직경은 필요없나요?

5. 그리고 번호 5356-3)반 답변의 k=tube의 열전도도 라고 되어있는데요?
유체(액체)의 열전도도하고 같은건가요? 다른건가요?
이상입니다.
혹시 통화 가능할까요? 여유되시면 문자주시면 제가 전화 드리겟습니다.
010 7331 2182 김우선 입니다.

스테파노 Stefano   14-04-22 18:32
(1-1) Tube 배열방식
앞선 답글에서 이곳을 안찾아 본 모양입니다. 
http://www.hydrocarbonprocessing.com/Article/2728963/Optimize-heat-exchanger-installations.html

튜브의 배열은 튜브 중심을 서로 연결했을 때 삼각형이 나오느냐 사각형이 나오느냐로 알 수 있습니다.
질문에서 사용한 Tube의 배열은 Suare배열이고 90도 방향으로 되어 있습니다.

(1-2) 4 - Tube Pass
Tube 측의 흐름은 4번 왕복하도록 되어 있습니다.  한번흐르는 것보다 Tube내의 유속은 4배 빠른데 이로인하여 Reynolds No가 4배가 되어 열교환계수 계산에 사용됩니다.

(2) 유체계산이나 열전달 계산에 모두 Equivalent Diameter를 사용합니다.  Hydraulic Diameter Dh를 그냥사용하는 경우는 없습니다.    <Re=(밀도*속도*Dh)/μ=ρ*V*Dh/μ > 는 잘모 쓴 수식입니다.  Dh가 아니고 De를 사용해야 합니다.  헷갈릴 필요가  없습니다.  Dh를 바로쓰는 경우는 없습니다.  Tube 직경을 사용하는 경우는 Tube 내를 유체가 흐를 경우에 한합니다.

(2a) (2b) (2c) (3a) (3b) 공식은 외우려하지 말고 잊어버리세요.

(3) 등가직경은 흐름단면이 원형이 아닌 경우에만 계산하면 됩니다.  예를 들어 한변의 길이가 a인 정사각형인 닥트의 경우 등가직경은  De = 2Dh = 4*(Rh) = 4* (a2/4a) = a

(4) Tube의 경우 D1, D2 필요없이 내경을 기준으로 하고,  Shell측 (Tube 외부측)열전달계수 계산에서는 (1)의 Tube Arrange Ment에 의한 등가직경을 사용하면 됩니다.   

Shell-side Heat Transfer Coefficient 계산시 Shell Side Nusselt No.로부터 구하는데 Nusselt No.는 Baffle Cut 비율과 Shell Side Mass Velocity로부터 계산하는 Reynolds No.와의 관계도표에서 찾아야 하지요.
(결국 Shell 외부는 Tube Pitch길이와  Arrangemen에서 계산하는 등가직경(De), Shell Baffle Cut비율, Baffle Spacing등 에 의해서도 달라지기 때문에 그에 해당하는 열전달계수를 계산해야 합니다.) 
E.Ludwig, "Applied Process Design for... "Vol 3 p70, 또는 DQ Kern, "Process Heat Transfer" P838, 등을 찾아보거나
"Shell Side Heat Transfer Coefficient"라는 키워드로 인터넷을 찾아보도록 하세요.

(5) < k=tube의 열전도>..
이는 열교환기 튜브 재질에 따른 열전도도입니다.  총괄열전달계수 계산시  튜브두께 t를 k로 나누면 금속재질의 열저항(=열전달계수의 역수)이 계산됩니다.

열교환기 서적을 찾아보면 자세히 설명되어 있습니다. 
해소되지 않은 질문은 추가질문 바랍니다.
   

Copyright 1999.07.10-Now ChemEng.co.kr & 3D System Engineering. (mail : ykjang@naver.com, call 010-4456-8090)