게시판 > 질답게시판 > 이증관 열교환기 질문드립니다.

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

(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