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스테파노 Stefano

14-08-26 12:17

Dirt Factor란 열전달저항이기 때문에 열전달계수의 역수에 더해주어야 할 Factor입니다. 더해주는데 음수로 더해줄 이유가 없지 않나요?

1/U ≒ 1/hi + 1/ho + Rd; Rd = Rdi + Rdo = 1/U - (1/hi + 1/ho); hi ≥ 0, h0i ≥ 0, Rdi≥0, Rdo≥0

1/U ≥ (ho+hi)/(ho*hi); Rd=(1/U - 1/hi -1/ho) = 1/U - (ho+hi)/(ho*hi) ≥ 0 ;

마린블루79 nhw79

14-08-26 17:40

답변 감사합니다.
개념은 어느정도 알고 있으나, 아래와 같은 결과가 나와서 질문드렸습니다.
질문의 배경은 가까운 지인이 kern서적을 보고 엑셀파일로 된 열교환기 검토 프로그램을 만들었습니다.
서적에 나와있는 계산방법으로 짜여진 것이라 SHRLL-HOT LIQUID , TUBE-COLD LIQUID 타입으로 계산되었습니다.
그래서 실제로 적용할수 있는지 현 공정에 사용되는 설비에 적용을 해보았구요
SHELL-HOT, TUBE-COLD 유체는 적정하게 계산되는것 같은데
똑같은 방법으로 SHELL-COLD, TUBE-HOT 열교환기는 DIRT FACTOR값이 "-"값으로 나와서 혼란스러웠습니다.
그래서 온도조건이 바뀌면 고려되어야 할 사항이 있는지 궁금합니다.

아래 식은 결론부분을 정리해 본건데요
1)~4)까지는 SHELL-HOT, TUBE-COLD 타입의 열교환기에서 검토된 내용입니다.
5)~8)식은 SHELL-COLD, TUBE-HOT 타입의 열교환기입니다.

1) Clean overall coefficient, UC = hio X ho / (hio + ho), BTU/(h ft2 ℉): 31.416
2) Design overall coefficient UD = Q/(A X Δt), BTU/(h ft2 ℉) : 25.973
a" = 0.2618 ft2/lin ft
3) Total surface A = Nt X L X a" : 68.5420 ft2 = 6.367756981 m2
4) Dirt factor, Rd = ( UC - UD ) / ( UC X UD ) : 0.007 (h ft2 ℉)/BTU

5) Clean overall coefficient, UC = hio X ho / (hio + ho), BTU/(h ft2 ℉): 7.429
6) Design overall coefficient UD = Q/(A X Δt), BTU/(h ft2 ℉) : 10.179
a" = 0.2618 ft2/lin ft
7) Total surface A = Nt X L X a" : 94.6532 ft2 = 8.793569165 m2
8) Dirt factor, Rd = ( UC - UD ) / ( UC X UD ) : -0.036 (h ft2 ℉)/BTU

한가지 질문을 더 드리자면
LMTD값을 구할때 (High Temp' ΔT) - (Low Temp' Δt) / (Ln ΔT/Δt) 로 계산을 하였는데
혹시 위에서 말씀드린것처럼 SHELL 및 TUBE에 유체온도가 바뀌게 되면 LMTD 값도 바뀌어야 되는지요?
질문의 이유는 6)번 식에서 Δt값이 작게 나와서 UD값이 커져서 그런건 아닌지 해서요

너무 혼란스러워 이것저것 별생각이 다드는군요. 좋은 충고 부탁드립니다.

아래 식은 결론부분을 정리해 본건데요
1)~4)까지는 SHELL-HOT, TUBE-COLD 타입의 열교환기에서 검토된 내용입니다.
5)~8)식은 SHELL-COLD, TUBE-HOT 타입의 열교환기입니다.

1) Clean overall coefficient, UC = hio X ho / (hio +  ho), BTU/(h ft2 ℉): 31.416 
2) Design overall coefficient UD = Q/(A X Δt), BTU/(h ft2 ℉)  : 25.973 
	a" = 0.2618 ft2/lin ft				
3) Total surface A = Nt X L X a" : 68.5420 ft2  = 6.367756981 m2
4) Dirt factor, Rd = ( UC - UD ) / ( UC X UD ) : 0.007 (h ft2 ℉)/BTU

5) Clean overall coefficient, UC = hio X ho / (hio +  ho), BTU/(h ft2 ℉): 7.429 
6) Design overall coefficient UD = Q/(A X Δt), BTU/(h ft2 ℉)  : 10.179 
	a" =  0.2618 ft2/lin ft				
7) Total surface A = Nt X L X a" : 94.6532 ft2  = 8.793569165 m2
8) Dirt factor, Rd = ( UC - UD ) / ( UC X UD ) :	 -0.036 (h ft2 ℉)/BTU

한가지 질문을 더 드리자면
LMTD값을 구할때 (High Temp' ΔT) - (Low Temp' Δt) / (Ln ΔT/Δt) 로 계산을 하였는데
혹시 위에서 말씀드린것처럼 SHELL 및 TUBE에 유체온도가 바뀌게 되면 LMTD 값도 바뀌어야 되는지요?
질문의 이유는 6)번 식에서 Δt값이 작게 나와서 UD값이 커져서 그런건 아닌지 해서요

너무 혼란스러워 이것저것 별생각이 다드는군요. 좋은 충고 부탁드립니다.

스테파노 Stefano

14-08-26 19:28

(1) 답글에서의 1)~2) 단계에서는 제대로 계산된 것이나 (즉 Clean Coefficient 값이 Design Coefficient보다 큼) 5)~6)단계에서는 잘못 계산된 것입니다. (즉 앞과는 달리 Design Coefficient가 Clean Coefficient보다 크게 잡혀있음)

Design Coefficient는 Flouling이 일어났다고 해도 운전가능한 상태의 보수적인(즉 낮은) 열전달계수를 갖는다고 보고 필요한 전열면적을 계산할 때의 열전달계수입니다. 따라서 UC>UD 가 되어야 정상입니다.

U값이 가장 좋은 상태가 (열교환기를 막 Cleaning했을때의 U, 즉 Uc인데 그보다 큰 값을 설계치로 취할 수는 없지요. 왜냐하면 열교환기 Clean을 매일 할 수는 없고... 1년이상 가동후 대정비시에 한번씩 Cleaning 하면서 사용해도 공정상 지장이 없어야 하기 때문입니다.

(2) 그러므로 Rd 계산에 사용할 때의 수식 ( UC - UD ) / ( UC X UD ) 의 분자 (Uc-UD)값이 음수가 될 수가 없습니다.
6)단계에서 UD가 7.429 보다 작은 값이 되도록 취하면 Rd는 음수가 나오지 않을 것입니다.

마린블루79 nhw79

14-08-27 11:32

답변 감사합니다.
상식적으론 말씀하신대로 결과치가 나와야하는데
열교환기 데이터시트에서의 변수들로 계산을 하였는데 음수가 나와 혼란스럽습니다.
데이터시트 값이 오타로 인하여 잘못 기입되어 있거나
제가 변수들을 잘못 넣거나 두가지 원인인것 같습니다.
모든 값을 무시를 하고 현재 운전조건으로 계산을 해볼려고 합니다.
친절하게 답변해 주셔서 감사합니다