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  [ROT] Shell & Tube 열교환기 Tube 갯수 전열면적 추정하기
  글쓴이 : 스테파노   고유ID : Stefano     날짜 : 18-10-17 11:20     조회 : 85    
Project 초기 검토단계에서 열교환기 크기가 얼마나 될지 추정하는 일이 많습니다. 전열면적을 알고 열교환기 가격을 추정하기 위해서도 Shell Diameter, Tube 길이, Tube 갯수, 등의 정보는 긴요합니다.
 
아래의 수식은 Stefano의 경험에서 만들어 본 수식입니다. (독자들 경험에 따른 Comment 대 환영입니다.)
 
 
열교환기 Shell ID와 Tube OD Pitch로부터 개략 Tube 갯수와 전열면적 추정해 봅니다. 
 
   Shell ID, m = Di 
   Tube OD, m = do
   Tube Pitch, m = Pt
   Tube Sheet 길이, m = L
   총 Tube 수효, =  Nt
   총전열면적, m2 = A,   
   Tube Sheet 길이당 전열면적 = A/L
   6m Tube 총 본수 = N6 = (Nt * L) m/6 m   
 
Shell 중앙선에 따라 배열가능한 Tube 갯수, Nc = Di/Pt  ...............(1) 
 
No. of Tubes, Nt = α * (Di/Pt)^2 ...............................................(2) 
      
              Triangular Pitch인 경우  α = 0.89  적용
              Square Pitch의 경우      α = 0.85  적용
 
Tube Sheet 길이 1m당 전열면적,  A/L, m2/m = Nt * (π*do) ......(3) 
 
열교환기 총 전열면적, A, m2 = Nt * (π*do) * L ...................................(3a)
 
 
Tube 총 수효, Nt = A/L/(π*do) ...................................................(3b)
 
6m Tube(l=6) 총 본수효, N6 = Nt * L/l = Nt*L/6 .........................(4) 
 
 
Shell ID,  Di, m = Pt * (Nt/α)^0.5  ..............................................(2a)
 
                           = Nc * Pt   ........................................................(2b)
                        
                          = Pt * {A/L/(π*do)/α}^0.5 ...............................(3c)
 
 
<계산예 (1)> Di, do, Pt, L, 로부터 A 추정
 
Shell 직경 0.8m Tube Sheet 길이 3m 인 열교환기의 Tube 수효와 6m Tube 본수는 얼마나 될까? 그리고 이 열교환기의 전열면적은 얼마나 될까?  단, Tube OD는 3/4"(19.05 mm) Pitch는 25mm, Triangular Pitch로 가정한다.>
 
i) Nc = 중심축에 배열될 Tube 수효 = 0.8 m/0.025 m = 32,  
ii) α = 0.89 
iii) Nt = 총 Tube 수효 = 0.89 *32^2 = 921.6,  약 922개
iv) L= 3 m  
v) A = Nt * (π * do) * L = 922 * (π * 0.01905) * 3  = 165.5 m2
 
 
<계산예 (2)>  A, L, do, Pt 로부터  Di, Nt 추정
 
열교환기 면적  450 m2를 설치하려고 하는데 Shell 직경이 얼마나 될까 ?   6 m 304 SSTube 몇개가 필요할 까?
단 적용 가능  L= 4 m, Tube OD와 Pt는  계산예 (1)과 동일하다고 본다.
 
(3c) 식을 이용하면  Di계산이 가능하다.  6m Tube 갯수는 (4)식으로 계산가능하다
 
i) Di =  Pt* {(A/L/(π*do)/α}^0.5 = 0.025 * (450/4/(π*0.01905)/0.89}^0.5  = 1.15  m
ii) Nt = A/L/(π*do) = 450/4/(π*0.01905) = 1880 tubes
iii) N6 = Nt * L /l = 1880*4/6= 1254 pc of 6m tubes

스테파노 Stefano   18-11-11 16:23
Tube Sheet길이 4m인데 Tube 구입시 6m 단위로 구입하지는 않겠지요.  Tube는 원하는 길이로 구매가능하므로  계산예 (2)에서는 4m 단위 길이의 Tube를 구입하여야 함은 당연합니다. 

Tube는 호칭경이 실제 정확히 외경과 일치합니다.  반면 Pipe는 호칭경과 외경은 일치하지 않지요.
   

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