[자연과학]화학공학 현상 실험 - 열교환기

화공현상실험
열교환기
? 목적
○ 열교환기를 이용하여 열 수지를 이해한다.
○ 유량에 따른 열전달 정도를 알아본다.
○ 총괄 열전달 계수 U의 개념을 알고 그것을 계산하여 흐름 종류와유량과의 관계를 알아본다.
? 이론
○ 열의 이동
● 두 계 사이에서 온도 차이가 있을 때 열과 에너지 이동이 일어난다.
● 복사
● 전도
◎ 주로 고체에서 물질 이동을 수반 없이 고온부에서 저온부로 열이 전달되는 현상
ex) 금속막대의 한쪽 끝을 가열하면 가열되는 부분부터 순차적으로 뜨거워지는 경우, 온도가 다른 물체끼리의 접촉에 의해 열 이동이 일어나는 경우.
◎ 열전도에 의한 물체 내부의 열 전달속도
물질 내부의 온도기울기(단위길이 당 온도차)에 비례하지만, 물질 종류에 따라 큰 차이가 있다.
● 대류
◎ 유체가 부분적으로 가열되어 온도가 높아지면(물의 4℃ 이하와 같은 경우는 제외)
→ 그 부분이 팽창하여 밀도가 작아지기 때문에 부력이 생겨 위로 올라간다.
→ 대신 위에 있던 온도가 낮고 밀도가 큰 부분이 내려온다.
→ 이러한 과정을 되풀이함으로써 물질 자신의 운동에 의해 열을 전달하는 현상이 대류.
→ 그 결과 유체는 위쪽에서부터 따뜻해진다.
→ 유체가 골고루 데워진다.
◎ 냉장고의 얼음은 높은 데에 두고, 난방 기구는 낮은 데에 두는 것은 이 대류효과를 이용한 것이다.
◎ 난류(暖流), 육풍(陸風), 해풍(海風) 등 대기의 대류현상은 기상상태를 결정하는 중요한 요인의 하나이다.
◎ 가열되는 구역이 유체의 윗부분에 있으면 대류는 일어나지 않는다.
○ 열교환기
● 온도가 높은 유체로부터 전열벽을 통해서 온도가 낮은 유체에 온도를 전달하는 장치
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