게시판 > 질답게시판 > 열교환량 계산

스테파노 Stefano

08-04-29 14:40

(0) 이름에 민감하다기 보다는 떠돌이 네티즌을 경계하기 위함일 뿐입니다.

(1) 고온의 Paraffin 증기를 응축시켜 수소와 Paraffin액의 혼합물을 가열하는 것으로 보입니다
온도변화와 상변화를 동반하는 열교환기는 입출구의 비엔탈피(단위질량당 엔탈피)를 알고 여기에 질량유량을 곱하면 구할 수 있습니다. 이 때 Shell 혹은 Tube 어느 쪽을 기준으로 해도 같은 열교환량이 계산됩니다.

Qh or Qc, kcal/h = (Mass Flow, kg/h)*((h2 - h1), kcal/kg)....................................(1)

(h2-h1)은 출구-입구의 비엔탈피 차이이며 이값이 양수면 가열, 음수면 냉각이 됩니다. 열교환기는 고온측 유체로 보면 냉각 (및 응축)이 일어나는 것이고 저온측 유체로 보면 가열(및 증발)이 일어나기 때문에 음수나 양수 가리지 않고 열교환량이라고 부르면 됩니다.

상변화가 없는 경우에는 Hot 혹은 Cold Side 유량과 비열 온도차로부터 계산할 수 있습니다.

Qh or Qc, kcal/h=(Mass Flow, kg/h)*(Specific Heat Cp, kcal/kg/℃)*(Temp. Diff. between Intlet and Outlet, ℃) ..(1a)

(2) 열교환기 데이터 시트가 있다면 여기에 열교환량이 적혀 있습니다. 열교환열량은 열전달계수와 온도차 및 전열면적의 곱으로 계산될 수 있습니다.

Qh or Qc, kcal/h =(Overall Heat Transfer Coeff. U, kcal/h/m2/℃)*(Surface Area A, m2)*(LMTD, ℃)....................(2)
여기서 LMTD는 열교환기 입출구의 온도를 기준으로 한 "대수 평균 온도차"이며 열교환기 형식에 따른 온도보정계수를 포함하고 있는 값입니다. Pass 수효와 온도차로부터 보정계수가 구해집니다.

LMTD = (입,출구에서의 고온-저온간 온도차의 차이, Δ t1-Δ t2)/ln (Δ t1/Δ t2)..........(3)

열교환기는 (1) 혹은 (1a)로 계산한 열교환량과 (2)식으로 계산한 열교환량이 같도록 설계되기 때문에 어느 방법으로 계산해도 열교환량은 같으며 이를 이용해서 전열 면적 A(= Q/(U*LMTD)를 구할 수 도 있습니다.

(3) 질문에서는 입출구의 온도는 알고 있지만 엔탈피, 유량, 비열, 잠열 등을 알 수 없어서 계산할 수 없습니다.
그러나 응축기의 경우 현열을 무시하고 잠열만 계산해도 크게 틀리지 않습니다. 잠열이 대부분이기 때문입니다.

질문의 경우 Shell Side에서 Paraffin의 응축만 일어난다고 가정하고 대략 열교환량을 계산하면 다음과 같습니다.

Q = (Mass Flow, kg/h)*(증발잠열, kcal/kg).......................................................(1b)

(4) 열교환량이 17 (MM=10^6) kcal/h 이라고 되어 있으므로 Paraffin의 증발잠열 100 kcal/kg 정도라고 가정하면 Shell Side 유량을 추정해 보면

(1b) 식으로부터 Mass Fllow = 17 MM kcal/h / 100 = 0.17 MM kg/h = 170 ton/h 정도의 유량이 흘러가고 있습니다.
Overall Coefficient는 Area와 LMTD를 알면 대략 추정이 가능합니다.

U = Q/(A*LMTD)...........................................................................................(4)

(5) 열교환량이 데이터시트에 나와 있는데 왜 굳이 계산하려고 하는 것인지 궁금합니다.

(0) 이름에 민감하다기 보다는 떠돌이 네티즌을 경계하기 위함일 뿐입니다.

(1) 고온의 Paraffin 증기를 응축시켜 수소와 Paraffin액의 혼합물을 가열하는 것으로 보입니다
온도변화와 상변화를 동반하는 열교환기는 입출구의 비엔탈피(단위질량당 엔탈피)를 알고 여기에 질량유량을 곱하면 구할 수 있습니다.  이 때 Shell 혹은 Tube 어느 쪽을 기준으로 해도 같은 열교환량이 계산됩니다.

Qh or Qc, kcal/h = (Mass Flow, kg/h)*((h2 - h1), kcal/kg)....................................(1)

(h2-h1)은 출구-입구의 비엔탈피 차이이며 이값이 양수면 가열, 음수면 냉각이 됩니다.   열교환기는 고온측 유체로 보면 냉각 (및 응축)이 일어나는 것이고 저온측 유체로 보면 가열(및 증발)이 일어나기 때문에 음수나 양수 가리지 않고 열교환량이라고 부르면 됩니다.

상변화가 없는 경우에는 Hot 혹은 Cold Side 유량과 비열 온도차로부터 계산할 수 있습니다.

Qh or Qc, kcal/h=(Mass Flow, kg/h)*(Specific Heat Cp, kcal/kg/℃)*(Temp. Diff. between Intlet and Outlet, ℃) ..(1a)

(2) 열교환기 데이터 시트가 있다면 여기에 열교환량이 적혀 있습니다.  열교환열량은 열전달계수와 온도차 및 전열면적의 곱으로 계산될 수 있습니다.

Qh or Qc, kcal/h =(Overall Heat Transfer Coeff. U, kcal/h/m2/℃)*(Surface Area A, m2)*(LMTD, ℃)....................(2)
여기서 LMTD는 열교환기 입출구의 온도를 기준으로 한 "대수 평균 온도차"이며 열교환기 형식에 따른 온도보정계수를 포함하고 있는 값입니다.   Pass 수효와 온도차로부터 보정계수가 구해집니다.

LMTD = (입,출구에서의 고온-저온간 온도차의 차이, Δ t1-Δ t2)/ln (Δ t1/Δ t2)..........(3)

열교환기는  (1) 혹은 (1a)로 계산한 열교환량과 (2)식으로 계산한 열교환량이 같도록 설계되기 때문에 어느 방법으로 계산해도 열교환량은 같으며  이를 이용해서 전열 면적 A(= Q/(U*LMTD)를 구할 수 도 있습니다.

(3) 질문에서는 입출구의 온도는 알고 있지만 엔탈피, 유량, 비열, 잠열 등을 알 수 없어서 계산할 수 없습니다. 
그러나 응축기의 경우 현열을 무시하고 잠열만 계산해도 크게 틀리지 않습니다.  잠열이 대부분이기 때문입니다.

질문의 경우 Shell Side에서 Paraffin의 응축만 일어난다고 가정하고 대략 열교환량을 계산하면 다음과 같습니다.

Q = (Mass Flow, kg/h)*(증발잠열, kcal/kg).......................................................(1b)

(4) 열교환량이 17 (MM=10^6) kcal/h 이라고 되어 있으므로  Paraffin의 증발잠열 100 kcal/kg 정도라고 가정하면 Shell Side 유량을 추정해 보면

(1b) 식으로부터    Mass Fllow = 17 MM kcal/h / 100 = 0.17 MM kg/h = 170 ton/h 정도의 유량이 흘러가고 있습니다.  
Overall Coefficient는 Area와 LMTD를 알면 대략 추정이 가능합니다.

U = Q/(A*LMTD)...........................................................................................(4)

(5) 열교환량이 데이터시트에 나와 있는데 왜 굳이 계산하려고 하는 것인지 궁금합니다.