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문제 정의
- 즉, 주위의 작은 관과 중앙의 큰 관을 통하여 자연순환 유동을 형성하며 폐수를 농축하게 되는데 관의 직경, 길이, 증발 및 응축온도등이 농축과정에 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 관내측의 2상유동 및 열전달, 관 외측의 응축 열전달, 자연순환 유동 해석 등을 통하여 증발농축부 시뮬레이션 프로그램을 개발하고, 이를 이용하여 관의 길이, 개수등 증발농축부의 기하학적 형상이 농축량, 농축 시간등에 미치는 영향을 검토하였다.
- 본 연구에서는 자연순환형 증발농축기에 대한 해석을 수행하고 이를 바탕으로 미소체적 기반 시뮬레이션 프로그램을 개발하였다. 또한 프로그램을 활용하여 관의 길이, 개수등과 같은 설계변수가 장치의 성능에 미치는 영향을 검토하였다.
- 3에 프로그램 흐름도를 나타내었다. 프로그램의 목적은 주어진 제원과 운전조건의 증발농축부에서 시간당 얼마나 농축시킬 수 있는지 (또는 수증기를 얼마나 발생시킬 수 있는지)를 계산하는 것이다.
가설 설정
- 그런데 증발열전달계수는 질량유속, 건도와 벽면온도에 따라 값이 달라지고 응축열전달계수도 벽면온도의 함수이다. 따라서 우선은 건도와 벽면온도를 가정하고 추후에 이를 확인하여 반복계산을 수행한다. 벽면온도는 식 (23)의 저항비로부터 아래 관계식이 만족되어야 한다.
- 소구경 증발관으로는 외경 19 mm, 관벽 두께 1 mm의 스테인레스관을 사용하고 큰 직경의 하강관으로는 내경 282 mm의 스테인레스 관을 사용하는 것을 가정하였다. 또한 증발온도는 85℃, 응축온도는 120℃로 가정하였다. 시뮬레이션은 증발관의 개수와 전열관의 길이를 변수로 수행되었다.
- 소구경 증발관으로는 외경 19 mm, 관벽 두께 1 mm의 스테인레스관을 사용하고 큰 직경의 하강관으로는 내경 282 mm의 스테인레스 관을 사용하는 것을 가정하였다.
- /dP)가 크지 않은 경우 각 항은 다음과 같이 정리된다. 여기서 2상유동은 편의상 균질유동으로 가정하였다.
- 이를 위하여 관 직경, 길이등과 같은 증발농축부의 제원과 증발온도, 응축온도가 주어진다. 우선은 미소체적(수직관의 미소길이)을 가정하고 이 미소체적의 전열량을 계산한다. 전열관을 중심으로 응축과 증발이 일어나므로 미소체적의 전열량은 다음과 같다.
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