정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________   날짜: ____________

1.쉬움
길이T110 °C60 °C30 °C50 °CΔT₁ΔT₂병류

병류 열교환기에서 고온 유체는 110 °C에서 60 °C로 냉각되고 저온 유체는 30 °C에서 50 °C로 가열된다. 대수 평균 온도차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 110 → 60 °CTc: 30 → 50 °C
ΔTlm = K
2.쉬움
길이T80 °C35 °C30 °C20 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기에서 고온 유체는 80에서 35 °C까지 냉각되고 저온 유체는 20에서 30 °C까지 가열된다. 대수 평균 온도 차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 80 → 35 °CTc: 20 → 30 °C
ΔTlm = K
3.보통
길이T130 °C115 °C30 °C10 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 열교환기가 320 kW를 전달한다. 전열 면적은 25 m²이다. 고온 유체는 130 °C에서 115 °C로 냉각되고 저온 유체는 10 °C에서 30 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수 U을(를) 구하시오.

Q̇ = 320 kWA = 25 m²Th: 130 → 115 °CTc: 10 → 30 °C
U = W/(m²·K)
4.보통
길이T110 °C20 °C65 °CΔT₁ΔT₂응축 증기

응축기에서 증기가 관 바깥쪽에서 일정한 110 °C로 응축된다. 냉각수(4 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))가 관 안을 흐르며 20 °C에서 65 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수는 1000 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Ts = 110 °Cṁ = 4 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 65 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
5.어려움
길이T115 °C65 °C?15 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 이중관 열교환기에서 고온 기름(0.8 kg/s, cp = 2.1 kJ/(kg·K))이 내관을 흐르며 115 °C에서 65 °C로 냉각된다. 환형 공간의 물(0.3 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))은 15 °C로 들어간다. 내관의 지름은 20 mm이며 U = 300 W/(m²·K)는 이 지름을 기준으로 한다. 필요한 관 길이 L을(를) 구하시오.

ṁh = 0.8 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 115 → 65 °Cṁc = 0.3 kg/sTc,in = 15 °CD = 20 mmU = 300 W/(m²·K)
L = m
6.어려움
길이T145 °C??25 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 열교환기에서 두 유체의 열용량률이 같다: ṁ·cp = 0.5 kW/K. 고온 유체는 145 °C, 저온 유체는 25 °C로 들어간다. 열교환기는 A = 5 m², U = 300 W/(m²·K)이다. 고온 유체의 출구 온도 Th,out을(를) 구하시오.

Ch = Cc = 0.5 kW/KTh,in = 145 °CTc,in = 25 °CA = 5 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C

정답표

  1. 1. ΔTlm = 33.66 K
  2. 2. ΔTlm = 29.07 K
  3. 3. U = 124.9 W/(m²·K)
  4. 4. A = 11.59 m²
  5. 5. L = 108.9 m
  6. 6. Th,out = 55 °C

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