카테고리 아카이브 교차 흐름 열교환기

에이 교차 흐름 열교환기 두 유체가 서로 직각(수직)으로 흐르도록 하여 작동하며, 일반적으로 한 유체는 튜브를 통해 흐르고 다른 유체는 튜브 바깥쪽을 따라 흐릅니다. 핵심 원리는 열이 튜브 벽을 통해 한 유체에서 다른 유체로 전달된다는 것입니다. 작동 원리를 단계별로 설명하면 다음과 같습니다.

구성 요소:

1. 튜브 사이드: 유체 중 하나가 튜브를 통해 흐릅니다.
2. 쉘 사이드: 다른 유체는 튜브 번들을 가로질러 튜브 내부 유체의 흐름에 수직인 방향으로 흐릅니다.

작업 과정:

1. 유체 유입구: 두 유체(뜨거운 유체와 차가운 유체) 모두 서로 다른 입구를 통해 열교환기로 들어갑니다. 한 유체(뜨거운 유체)는 관을 통해 들어가고, 다른 유체(차가운 유체)는 관 바깥 공간으로 들어갑니다.
2. 유체 흐름:

   • 튜브 내부를 흐르는 유체는 직선 경로나 약간 꼬인 경로로 움직입니다.
   • 튜브 외부로 흐르는 유체는 튜브를 수직 방향으로 가로지릅니다. 이 유체의 경로는 교차류(튜브를 직접 가로지르는 흐름)일 수도 있고, 교차류와 역류가 혼합된 형태처럼 더 복잡한 형태를 가질 수도 있습니다.

3. 열전달:

   • 뜨거운 유체의 열은 튜브 벽으로 전달되고, 그 후 튜브를 가로질러 흐르는 차가운 유체로 전달됩니다.
   • 열전달 효율은 두 유체 사이의 온도차에 따라 달라집니다. 온도차가 클수록 열전달 효율이 높아집니다.

4. 콘센트: 열 전달 후, 차가워진 뜨거운 유체는 한 쪽 출구로 나가고, 따뜻해진 차가운 유체는 다른 쪽 출구로 나갑니다. 이 열교환 과정은 두 유체가 열교환기를 통과할 때 온도 변화를 초래합니다.

디자인 변형:

• 단일 패스 크로스플로우: 한 유체는 튜브를 가로질러 한 방향으로 흐르고, 다른 유체는 튜브를 통해 이동합니다.
• 멀티패스 크로스플로우: 튜브 내부의 유체는 여러 번 흐르면서 외부 유체와의 접촉 시간을 늘리고 열 전달을 개선할 수 있습니다.

효율성 고려 사항:

• 직교류 열교환기는 일반적으로 역류 열교환기보다 효율이 낮습니다. 두 유체 사이의 온도 구배가 열교환기 길이 방향으로 감소하기 때문입니다. 역류 열교환기에서는 유체의 온도 차이가 더 일정하게 유지되어 열전달 효율이 더 높습니다.
• 그러나 교차 흐름 열교환기는 설계가 더 쉽고 공간이 제한적이거나 유체를 분리해야 하는 상황(예: 공기 대 공기 열교환기)에서 자주 사용됩니다.

응용 프로그램:

• 공랭식 열교환기 (HVAC 시스템이나 자동차 라디에이터와 같은)
• 전자 장비의 냉각.
• 환기 시스템용 열교환기.

따라서 역류 열교환기만큼 열 효율이 좋지는 않지만, 횡류 설계는 다용도로 활용 가능하며 단순성이나 공간 절약이 중요할 때 일반적으로 사용됩니다.

다음은 이에 대한 세부 사항입니다. 온도 프로파일 ~을 위해 교차 흐름 열교환기, 특히 언제 두 유체는 섞이지 않습니다:

🔥 교차 흐름 열교환기 - 두 유체가 섞이지 않음

➤ 흐름 배열:

• 한 유체는 수평으로 흐릅니다(예를 들어, 튜브 속의 뜨거운 유체).
• 다른 하나는 수직으로 흐릅니다(예를 들어, 튜브를 가로지르는 차가운 공기).
• 유체 내부나 유체 간에 혼합이 없습니다.

📈 온도 프로필 설명:

▪ 뜨거운 유체:

• 입구 온도: 높은.
• 흐르듯이, 열을 잃다 차가운 액체에.
• 출구 온도: 입구보다 낮지만 접촉 시간이 다양하기 때문에 교환기 전체에 걸쳐 균일하지 않습니다.

▪ 차가운 유체:

• 입구 온도: 낮은.
• 뜨거운 관을 흐르면서 열을 얻습니다.
• 출구 온도: 더 높지만, 교환기마다 다릅니다.

🌀 교차 흐름과 혼합이 없기 때문에:

• 교환기의 각 지점은 다음을 봅니다. 다른 온도 구배각 유체가 표면과 접촉한 시간에 따라 달라집니다.
• 온도 분포는 비선형 역류나 병렬류 교환기보다 더 복잡합니다.

📊 일반적인 온도 프로필(도식적 레이아웃):

                ↑ 차가운 유체가 들어옴
        │
  높음 │ ┌──────────────┐
  온도 │ │ │
        │ │ │ → (오른쪽)에 뜨거운 유체가 들어옴
        │ │ │
        ↓ └──────────────┘
      차가운 유체가 나옵니다 ← 뜨거운 유체가 나옵니다

⬇ 온도 곡선:

• 차가운 액체 점차 뜨거워집니다. 곡선은 낮은 곳에서 시작하여 위쪽으로 올라갑니다.
• 뜨거운 유체 식어감 — 높은 곳에서 시작해서 아래로 휘어짐.
• 곡선은 평행하지 않다, 그리고 대칭적이지 않다 교차 흐름의 형태와 다양한 열교환율로 인해.

🔍 효율성:

• 효과는 다음에 따라 달라집니다. 열용량 비율 그리고 NTU(이송 단위 수).
• 일반적으로 덜 효율적 역류보다 더 효율적이다 평행 흐름보다.

에이 두 유체가 혼합되지 않은 교차 흐름 열교환기 두 유체(뜨겁고 차가운 유체)가 서로 수직(90°)으로 흐르는 열교환기 유형을 말합니다. 두 유체 모두 내부적으로 또는 다른 유체와 섞이지 않습니다.. 이 구성은 다음과 같은 응용 프로그램에서 일반적입니다. 공기 대 공기 열 회수 또는 자동차 라디에이터.

주요 특징:

• 교차 흐름: 두 유체는 서로 직각으로 움직입니다.
• 혼합되지 않은 유체: 뜨겁거나 차가운 유체는 모두 단단한 벽이나 핀으로 각각의 흐름 통로에 갇혀서 혼합이 방지됩니다.
• 열전달: 유체를 분리하는 단단한 벽이나 표면에 발생합니다.

건설:

일반적으로 다음이 포함됩니다.

폐쇄형 채널 두 번째 유체(예: 물이나 냉매)가 튜브 내부로 흐릅니다.

튜브 또는 지느러미 표면 한 가지 유체(예: 공기)가 튜브를 가로질러 흐르는 곳입니다.

일반적인 응용 프로그램:

• 자동차의 라디에이터
• 에어컨 시스템
• 산업용 HVAC 시스템
• 열 회수형 인공호흡기(HRV)

장점:

• 유체 간 오염 없음
• 간단한 유지관리 및 청소
• 분리되어야 하는 가스 및 유체에 적합합니다.