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  이증관 열교환기 질문드립니다.
  글쓴이 : duql9909   고유ID : tmdwns1a     날짜 : 21-03-31 22:42     조회 : 61    
안녕하세요 스테파노님 항상 도움받고있어 너무감사합니다.
저희 회사 공정중 이중관 열교환기 사용하는공정이 있는데 공부하다 궁금한점이 생겨 질문드리게 되었습니다.
제가 학부때 배운것은 이중관 열교환기에서 Qh = Qc = m*(Hout-Hin)으로 배웠습니다.
즉 hot유체가 식으면서 방출한 Q와 Cold유체가 얻은 열량은 같다로 배웠습니다.
하지만 실무에서는 Hot유체가 방출한 열량과 Cold유체가 얻은 열량이 동일하지 않아 어려움을 느끼고 있습니다.
현재 저희 회사에서는 Hot 유체가 방출한열량이 Cold유체가 얻은 열량 보다 크게 계산이 나옵니다.
즉 Qhot>Qcold 입니다. 이럴때는 이중관 열교환기 열수지를 어떤식으로 구성해야하고 이때 열교환기의 효율을 계산할수 있을까요?

duql9909 tmdwns1a   21-04-01 20:47
스테파노님 질문 한가지더 생겨 댓글로 질문드립니다.
지금 EVAPORATOR의 Heat Balance를 계산하고 있는데 vendor 회사에서 주는 데이터 시트에 각 호관의 열전달 계수가 있는데
호관의 열전달계수는 고정값인가요? 아니면 유체의 유속이나 온도에 따라 바뀌는 값인가요?
스테파노 Stefano   21-04-02 22:32
(1) 열교환기 전열량
열교환기에는 유체간의 열교환이 이루어지는데  고온유체가 방출한 열량은 저온유체가 흡수한 열량과 같습니다. 질문에서는 비열항목이 빠져있습니다.  열교환기기 잠열도 열교환을 이루고 있으면 엔탈피변화 수식으로 표현하는 것이 좋습니다.

ΔH_h = m_h*(H2 - H1).....hot fluid의 엔탈피 증가,        ΔH_c = m_c*(h2 - h1)...cold fluid의 엔탈피증가


1) 고온유체가 방출한 열량=고온유체의 엔탈피 증가 =  Q_h =  m_h * Cp_h * (T2 - T1).........(1),  T2<T1일 것이므로  Q_h<0
2)  저온유체가 흡수한 열량=저온유체의 엔탈피 증가 = Q_c =  m_c * Cp_c * (t2 - t1) ...........(2),  t2>t1일 것이므로  Q_c>0

위에서 Q_h = Q_c 라는 것은 절대값이 같고 부호는 반대인 것을 의미하므로 엄밀하게는 절대값을 나타내는 수식 |Q_h|=|Q_c| 
으로 나타내야 하지요.  열교환이 일어나는 과정은  열이 유체간에 이동하는 것이지 열이 창조되거나 소멸되지 않는 "Energy Balance"수식이 사용된 것입니다.   

|Q_h|=|Q_c|  이라면  열손실이 포함되어 있다는 이야기 입니다.  열손실이 없다면 열교환기 내에서 열의 생산이나 소비가 일어나는 반응이 일어나는 것은 아니므로 <에너지불변>수식이 맞아야 합니다.  에너지밸런스 수지식에서는 열효율을 거론할 수 없습니다.

(2) |Q_h|> |Q_c| 이라면  고온유체에서 열손실을 포함하고 있다는 것이고    |Qh|<|Qc|라면  저온유체에서 냉열 손실에 의해 엔탈피가 더 증가하고 있다는 의미가 됩니다 .

(3) Evaporator에서 열전달계수가 각 호관에서 동일한 것은 아니고 각각 다릅니다.  열전달계수가 달라지는 이유는

1) 온도, 압력이 달라져서 고온 및 저온의 유체 물성이 달라져 Prandtl No가 달라짐,
2) 진공도, 직경, 유속, 점도가 달라짐으로써 Reynolds No. 가 달라짐
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