정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________   날짜: ____________

1.쉬움
길이T135 °C115 °C75 °C10 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 열교환기의 전열 면적은 6 m², 총괄 열전달 계수는 1500 W/(m²·K)이다. 고온 유체는 135 °C에서 115 °C로 냉각되고 저온 유체는 10 °C에서 75 °C로 가열된다. 열전달률 Q̇을(를) 구하시오.

A = 6 m²U = 1500 W/(m²·K)Th: 135 → 115 °CTc: 10 → 75 °C
Q̇ = kW
2.쉬움
길이T180 °C80 °C105 °C15 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기에서 고온 유체는 180에서 80 °C까지 냉각되고 저온 유체는 15에서 105 °C까지 가열된다. 대수 평균 온도 차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 180 → 80 °CTc: 15 → 105 °C
ΔTlm = K
3.보통
길이T95 °C70 °C30 °C45 °CΔT₁ΔT₂병류

병류 열교환기가 120 kW을(를) 전달한다. 고온 유체는 95에서 70 °C까지 냉각되고 저온 유체는 30에서 45 °C까지 가열된다. 총괄 열전달 계수는 300 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 120 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 95 → 70 °CTc: 30 → 45 °C
A = m²
4.보통
길이T105 °C50 °C35 °C10 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 열교환기가 330 kW를 전달한다. 전열 면적은 6 m²이다. 고온 유체는 105 °C에서 50 °C로 냉각되고 저온 유체는 10 °C에서 35 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수 U을(를) 구하시오.

Q̇ = 330 kWA = 6 m²Th: 105 → 50 °CTc: 10 → 35 °C
U = W/(m²·K)
5.어려움
길이T100 °C30 °C?ΔT₁ΔT₂응축 증기

전열 면적 4 m², U = 2500 W/(m²·K)인 응축기의 관 바깥쪽에서 증기가 일정한 100 °C로 응축된다. 냉각수(1.5 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))는 30 °C로 관에 들어간다. 물의 출구 온도 Tc,out을(를) 구하시오.

Ts = 100 °CA = 4 m²U = 2500 W/(m²·K)ṁ = 1.5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
6.어려움
길이T120 °C70 °C50.12 °C25 °CΔT₁ΔT₂대향류

뜨거운 기름(1 kg/s, cp = 2.1 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 120에서 70 °C까지 냉각된다. 기름은 25 °C로 들어오는 물 1 kg/s(cp = 4.18 kJ/(kg·K))을(를) 가열한다. U = 1000 W/(m²·K)일 때 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 120 → 70 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²

정답표

  1. 1. Q̇ = 723.7 kW
  2. 2. ΔTlm = 69.88 K
  3. 3. A = 9.555 m²
  4. 4. U = 1026 W/(m²·K)
  5. 5. Tc,out = 85.79 °C
  6. 6. A = 1.857 m²

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