열교환기 병렬
열교환기는 다양한 기술적 응용 분야에서 사용됩니다. 예를 들면 콘덴서, 정류탑, 열펌프, 구동 모터 냉각 시스템, 에어컨, 에너지 회수 장치 및 열유체를 사용하는 난방 시스템 등이 있습니다. 목표는 항상 더 따뜻한 매체에서 더 차가운 매체로 열에너지를 전달하는 것입니다. 이때 매체들 간의 물질 혼합은 발생하지 않습니다.
열 전달의 원동력은 온도 차이입니다. 전달되는 열 유량 Q˙는 일반적으로 다음과 같이 표현할 수 있습니다.
dQ/dt = dm/dt · cp · ΔT
Q˙= m˙· cp · ΔT
m˙은 질량 유량, cp는 비열, ΔT는 매체의 온도 변화입니다. 이 공식은 일정한 cp를 가진 단상 유동에 적용됩니다.
병렬 유동 열교환기에서는 두 매체가 열전달 표면을 따라 같은 방향으로 흐릅니다. 가장 큰 온도 차이는 유입 영역에서 발생합니다. 유동 방향을 따라 두 매체의 온도는 빠르게 근접합니다. 평균 구동 온도 차이는 점점 작아집니다.
설계에는 대개 로그 평균 온도 차이가 사용됩니다. 전제 조건은 화학 반응이 발생하지 않고 상 변화가 없다는 것입니다:
ΔTlm = (ΔT1−ΔT2) / ln (ΔT1 / ΔT2)
병렬 유동 열교환기와 반대되는 경우는 역류 열교환기입니다. 역류 열교환기에서는 반대 방향의 유동으로 인해 더 높은 평균 구동 온도차 ΔTlm이 발생합니다. 이는 동일한 열전달 면적과 동일한 열전달 계수를 가질 때, 평행류 열교환기에 비해 더 높은 열효율을 가져옵니다.
- ΔTlm은 로그 평균 온도 차이입니다.
- Th,in은 뜨거운 매체의 입구 온도입니다.
- Th,out은 뜨거운 매체의 출구 온도입니다.
- Tc,in은 차가운 매체의 입구 온도입니다.
- Tc,out은 차가운 매체의 출구 온도입니다.
- Q˙은 열유량입니다.
- 지수 G는 역류를 의미합니다.
- 지수 P는 평행류를 의미합니다.
- 지수 c는 차가움을 의미합니다.
- 지수 h는 따뜻함을 의미합니다.
- U는 전체 열전달 계수입니다.
- A는 열전달 면적입니다.