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
