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표제지

목차

요약문 7

기호 설명 8

제 1장 서론 19

1.1. 연구 동기 및 배경 19

1.2. 연구 동향 21

1.3. 연구 목적 25

1.4. 물분사층 열교환기 개요 27

제 2장 물분사층 열교환기 성능 실험 29

2.1. 실험 장치 29

2.2. 실험방법 32

2.3. 온도 측정 결과 34

2.3-1. 배가스 유량에 따른 온도 변화 34

2.3-2. 물분사 유량에 따른 온도 변화 40

2.3-3. 배가스 입구 온도에 따른 온도 변화 43

2.4. 전열량 측정 결과 48

2.5. 총괄전열계수 측정 결과 53

2.6. 압력손실 측정결과 58

제 3장 이론식 전개 65

3.1. 열평형 방정식 도출 65

3.2. 열전달과 물질전달의 상사법칙 75

3.3. 대류열전달계수 실험식 도출 80

제 4장 실험결과의 이론적 분석 86

4.1. 배가스유량 변화에 따른 측정값과 프로그램 계산값 비교 87

4.2. 물분사 유량 변화에 따른 실험값과 계산값 비교 93

4.3. 배가스 입구온도 변화에 따른 실험값과 계산값 비교 99

4.4. 전체 실험에 대한 측정값과 프로그램 계산값 비교 104

제 5장 이론해석 결과 112

5.1. 배가스 유량의 영향 고찰 113

5.2. 물분사 유량의 영향 고찰 119

5.3. 배가스 입구온도의 영향 고찰 124

제 6장 결론 130

참고문헌 132

ABSTRACT 134

표목차

[표 1-1] 직접접촉방식 열교환기의 성능특성 비교 22

[표 4-1] 배가스 유량 변화에 대한 실험 조건 88

[표 4-2] 물분사 유량 변화에 대한 실험 조건 93

[표 4-3] 배가스 입구온도 변화에 따른 실험 조건 99

[표 5-1] 설계프로그램에서 사용한 입력데이터 113

그림목차

[그림 1-1a] 직접접촉식 물분사 열교환기 (1) 23

[그림 1-1b] 직접접촉식 물분사 열교환기 (2) 23

[그림 1-1c] 배플을 이용한 직접접촉 열교환기 24

[그림 1-1d] 팩킹을 이용한 직접접촉 열교환기 24

[그림 1-2] 물분사층 열교환기의 개략도 28

[그림 2-1] 고온 물분사층 열교환기 실험장치 31

[그림 2-2] 고온 물분사층 열교환기 실험장치 개략도 31

[그림 2-3] 배가스 유량에 따른 온도 변화 (2열 , Msi＝0.25 ton/hr) 35

[그림 2-4] 배가스 유량에 따른 온도 변화 (4열 , Msi＝0.25 ton/hr) 36

[그림 2-5] 배가스 유량에 따른 온도 변화 (6열 , Msi＝0.25 ton/hr) 37

[그림 2-6] 배가스 유량에 따른 온도 변화 (2열 , Msi＝0.4 ton/hr) 37

[그림 2-7] 배가스 유량에 따른 온도 변화 (4열 , Msi＝0.4 ton/hr) 39

[그림 2-8] 배가스 유량에 따른 온도 변화 (6열 , Msi＝0.4 ton/hr) 39

[그림 2-9] 물분사 유량에 따른 온도 변화 (2열) 40

[그림 2-10] 물분사 유량에 따른 온도 변화 (4열) 41

[그림 2-11] 물분사 유량에 따른 온도 변화 (6열) 41

[그림 2-12] 배가스 입구온도에 따른 온도 변화 (2열, Msi＝0.25 ton/hr) 43

[그림 2-13] 배가스 입구온도에 따른 온도 변화 (4열, Msi＝0.25 ton/hr) 44

[그림 2-14] 배가스 입구온도에 따른 온도 변화 (6열, Msi＝0.25 ton/hr) 44

[그림 2-15] 배가스 입구온도에 따른 온도 변화 (2열, Msi＝0.4 ton/hr) 46

[그림 2-16] 배가스 입구온도에 따른 온도 변화 (4열, Msi＝0.4 ton/hr) 46

[그림 2-17] 배가스 입구온도에 따른 온도 변화 (6열, Msi＝0.4 ton/hr) 47

[그림 2-18] 배가스 유량에 따른 전열량 변화 (Msi＝0.4 ton/hr) 49

[그림 2-19] 배가스 유량에 따른 전열량 변화 (Msi＝0.25 ton/hr) 50

[그림 2-20] 물분사 유량에 따른 전열량 변화 50

[그림 2-21] 배가스 입구온도에 따른 전열량 변화 (Msi＝0.25 ton/hr) 52

[그림 2-22] 배가스 입구온도에 따른 전열량 변화 (Msi＝0.4 ton/hr) 52

[그림 2-23] 배가스 유량에 따른 총괄전열계수의 변화 (Msi＝0.25 ton/hr) 55

[그림 2-24] 배가스 유량에 따른 총괄전열계수의 변화 (Msi＝0.4 ton/hr) 56

[그림 2-25] 물분사 유량에 따른 총괄전열계수의 변화 56

[그림 2-26] 공기량에 따른 압력손실의 변화 (2열) 59

[그림 2-27] 물분사 유량에 따른 압력손실의 변화 (2열) 60

[그림 2-28] 공기량에 따른 압력손실의 변화 (4열) 61

[그림 2-29] 물분사 유량에 따른 압력손실의 변화 (4열) 62

[그림 2-30] 공기량에 따른 압력손실의 변화 (6열) 62

[그림 2-31] 물분사 유량에 따른 압력손실의 변화 (6열) 63

[그림 3-1] 물분사층 열교환기의 열전달 이론해석 모델 67

[그림 3-2] Reg수에 따른 열전달계수(ho) 변화(이미지참조) 84

[그림 3-3] Reg수에 따른 열전달계수(hc) 변화(이미지참조) 85

[그림 4-1] 배가스 유량 변화에 따른 배가스 출구온도 비교 88

[그림 4-2] 배가스 유량 변화에 따른 급수 출구온도 비교 89

[그림 4-3] 배가스 유량 변화에 따른 출구습도 비교 89

[그림 4-4] 배가스 유량 변화에 따른 잠열량 비교 91

[그림 4-5] 배가스 유량 변화에 따른 현열량 비교 92

[그림 4-6] 배가스 유량 변화에 따른 총 전열량 비교 92

[그림 4-7] 물분사 유량에 따른 배가스 출구온도 비교 94

[그림 4-8] 물분사 유량에 따른 급수 출구온도 비교 95

[그림 4-9] 물분사 유량에 따른 배가스 출구습도 비교 95

[그림 4-10] 물분사 유량에 따른 잠열량 비교 96

[그림 4-11] 물분사 유량에 따른 현열량 비교 96

[그림 4-12] 물분사 유량에 따른 총전열량 비교 97

[그림 4-13] 배가스 입구온도 변화에 따른 배가스 출구온도 비교 100

[그림 4-14] 배가스 입구온도 변화에 따른 급수 출구온도 비교 100

[그림 4-15] 배가스 입구온도 변화에 따른 배가스 출구습도 비교 101

[그림 4-16] 배가스 입구온도 변화에 따른 잠열량 비교 102

[그림 4-17] 배가스 입구온도 변화에 따른 현열량 비교 103

[그림 4-18] 배가스 입구온도 변화에 따른 총전열량 비교 103

[그림 4-19] 배가스 출구온도(Tgo)의 실험값과 계산값 비교 105

[그림 4-20] 물분사 출구온도(Tso)의 실험값과 계산값 비교 105

[그림 4-21] 배가스 출구습도(Xgo)의 실험값과 계산값 비교 107

[그림 4-22] 잠열량(Qglat)의 실험값과 계산값 비교 107

[그림 4-23] 현열량(Qgsens)의 실험과 계산값 비교 108

[그림 4-24] 총전열량(Qgtotal)의 측정값과 계산값 비교 109

[그림 4-25] 대류열전달계수(hc)의 측정값과 프로그램 계산값 비교(이미지참조) 111

[그림 4-26] 대류열전달계수(ho)의 측정값과 프로그램 계산값 비교(이미지참조) 111

[그림 5-1] 배가스 유량 변화에 따른 배가스 출구온도 변화 114

[그림 5-2] 배가스 유량 변화에 따른 급수 출구온도 변화 115

[그림 5-3] 배가스 유량 변화에 따른 배가스 출구습도 변화 115

[그림 5-4] 배가스 유량 변화에 따른 잠열량 변화 117

[그림 5-5] 배가스 유량 변화에 따른 현열량 변화 117

[그림 5-6] 배가스 온도 변화에 따른 총전열량 118

[그림 5-7] 물분사 유량 변화에 따른 배가스 출구온도 변화 120

[그림 5-8] 물분사 유량 변화에 따른 급수 출구온도 변화 120

[그림 5-9] 물분사 유량 변화에 따른 배가스 출구습도 변화 121

[그림 5-10] 물분사 유량 변화에 따른 현열량과 잠열량 변화 123

[그림 5-11] 물분사 유량 변화에 따른 총전열량 변화 123

[그림 5-12] 배가스 입구온도 변화에 따른 배가스 출구온도 변화 124

[그림 5-13] 배가스 입구온도 변화에 따른 급수 출구온도 변화 125

[그림 5-14] 배가스 입구온도 변화에 따른 배가스 출구습도 변화 126

[그림 5-15] 배가스 입구온도 변화에 따른 잠열량 변화 126

[그림 5-16] 배가스 입구온도 변화에 따른 현열량 변화 127

[그림 5-17] 배가스 입구온도 변화에 따른 총전열량 변화 예측 129

초록보기

 본 연구에서는 수증기가 포함된 고온의 배가스로부터 현열과 잠열을 동시에 회수할 수 있는 응축열회수형 물분사층 열교환기에 대하여 이론적으로 분석하였다. 배가스 유로의 전열관 배열의 전단에서 물을 분사하여 분사된 미세한 입자와 고온 배가스에서 열전달이 이루어진다. 그 후 물분사층 열교환기의 전열관 외벽에서의 대류열전달과 물질전달이 이루어지며 이의 상사성을 사용하여 대류열전달계수에 대한 실험식을 도출하였다. 이러한 실험식을 사용하여 물분사층 열교환기에 대한 설계 프로그램을 개발하였으며, 열교환기의 성능을 이론적으로 분석하였다.

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