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문제 정의
- 따라서 본 연구는 기화기 액 유출 현상의 가장 근본적인 원인이 되는 기화기 내 열교환 코일에서의 열전달 체계의 해석, 정량화하는 방법론 및 적정한 전열 면적의 제안에 관하여 수행하였다. 열전달 현상 및 기화 현상은 기화기 설계에 있어서 가장 중심이 되는 요소로서 이 부분이 제대로 분석되지 않은 상태에서는계속적인 사고가 발생할 것이고, 사고 방지를 위해 단순히 기화기 용량만을 크게 설계하여 사용할 경우 제작비용이 급등하는 등 비현실적인 자원 낭비만을 초래할 뿐이다.
- 열전달 현상 및 기화 현상은 기화기 설계에 있어서 가장 중심이 되는 요소로서 이 부분이 제대로 분석되지 않은 상태에서는계속적인 사고가 발생할 것이고, 사고 방지를 위해 단순히 기화기 용량만을 크게 설계하여 사용할 경우 제작비용이 급등하는 등 비현실적인 자원 낭비만을 초래할 뿐이다. 따라서 열전달 현상의 분석을 통해 기화기열전달과 관련한 사고를 최대한 줄이고 자원 절감, 제작비용 절감, 에너지 절약 및 대외 기술 경쟁력 강화에 기여하고자 한다.
- 범용의 일반 기화기 설계자는 코일 내부에 있는 LPG 의 대수평균 온도차를 구할 수 없으므로 쉽게 측정할 수 있는 Tw(온수의 온도)와 UA의 상관관계를 유도함으로서 현장에서의 사용과 해석을 가능하게 하고자 하였다. 이를 위하여 통계적 방법 중 직선 회귀법을 사용하는 것이 가장 편리한데, 선형 회귀를 사용하기 위해서는 우선 UA를 온수의 온도에 대하여 그래프를 그려 그 경향이 직선 회귀를 사용해서 분석한다면 그 결과를 신뢰 할 수 있는지에 대해 판단하는 작업을 수행해야 한다.
- 본 연구에서는 전열 온수식 LPG 기화기에 사용 중인 열교환기와 관련하여 전열 면적, 공급 온도 및 사용 유량 등의 인자들이 총괄 열전달 계수에 어떠한 영향을 미치는가를 검토하고 이를 토대로 열유체 해석 및 현장 적용 흐}는 것이었다.
- 이 연구의 최종 목표는 기화기 열전달 코일의 설계 인자를 찾아내는 일이다. 즉, 기화기 설계자가 필요로하는 사용량 및 온도를 알면 UA 값을 찾아서 얼마의 코일 길이가 필요한 지 알 수 있게 하는 것이다.
- 고려해야 한다. 일반적으로 기화 잠열은 현열 효과에서 나타내는 열량보다 수백 배 이상 크게 나타나기 때문에 이러한 경우 현열 효과를 무시하는 것으로 통용하고 있으나 본 연구에는 이러한 현열 효과도포함시켜 결과를 산출했다. 상기의 세 가지 데이터는 온도에 관한 식으로 정리되어 있으며, 그 식은 다음과 같다 [2, 4].
- 찾아내는 일이다. 즉, 기화기 설계자가 필요로하는 사용량 및 온도를 알면 UA 값을 찾아서 얼마의 코일 길이가 필요한 지 알 수 있게 하는 것이다. 이 작업을 하기 위해서는 온수 온도 Tw와 LPG 사용량을 Xy 축으로 하고 해당 UA 값을 z 축으로 하는 3차원 그래프를 작성하면 된다.
가설 설정
- 기화 잠열을 구하는 식에 적용한 온도는 코일 내에 존재하는 액체의 산술 평균 온도이다. 원칙적으로는 질량 평균 온도를 사용하여야 하지만 각 지점에서 액체가 얼마나 존재하는 지 정확하게 알 수 있는 방법이 없으므로 적은 온도 범위에서 기화열이 크게 달라지지 않는다는 가정을 사용하였다. 마지막으로 증발된 PG가 코일을 빠져나가는 PG의 온도까지 되는데 필요한 현열 효과이다.
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