정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________   날짜: ____________

1.쉬움

열교환기에서 물 0.3 kg/s(cp = 4.18 kJ/(kg·K))가 35 °C에서 80 °C로 가열된다. 열전달률 Q̇을(를) 구하시오.

ṁ = 0.3 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)T: 35 → 80 °C
Q̇ = kW
2.쉬움
길이T85 °C30 °C55 °C15 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기에서 고온 유체는 85에서 30 °C까지 냉각되고 저온 유체는 15에서 55 °C까지 가열된다. 대수 평균 온도 차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 85 → 30 °CTc: 15 → 55 °C
ΔTlm = K
3.보통
길이T160 °C120 °C80 °C25 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기가 200 kW을(를) 전달한다. 고온 유체는 160에서 120 °C까지 냉각되고 저온 유체는 25에서 80 °C까지 가열된다. 총괄 열전달 계수는 200 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 200 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 160 → 120 °CTc: 25 → 80 °C
A = m²
4.보통
길이T140 °C105 °C15 °C55 °CΔT₁ΔT₂병류

병류 열교환기가 260 kW를 전달한다. 전열 면적은 1 m²이다. 고온 유체는 140 °C에서 105 °C로 냉각되고 저온 유체는 15 °C에서 55 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수 U을(를) 구하시오.

Q̇ = 260 kWA = 1 m²Th: 140 → 105 °CTc: 15 → 55 °C
U = W/(m²·K)
5.어려움
길이T155 °C105 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂병류

병류 이중관 열교환기에서 고온 기름(0.3 kg/s, cp = 2.5 kJ/(kg·K))이 내관을 흐르며 155 °C에서 105 °C로 냉각된다. 환형 공간의 물(0.8 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))은 15 °C로 들어간다. 내관의 지름은 32 mm이며 U = 200 W/(m²·K)는 이 지름을 기준으로 한다. 필요한 관 길이 L을(를) 구하시오.

ṁh = 0.3 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 155 → 105 °Cṁc = 0.8 kg/sTc,in = 15 °CD = 32 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m
6.어려움
길이T140 °C115 °C25.32 °C15 °CΔT₁ΔT₂대향류

뜨거운 기름(1.5 kg/s, cp = 2.3 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 140에서 115 °C까지 냉각된다. 기름은 15 °C로 들어오는 물 2 kg/s(cp = 4.18 kJ/(kg·K))을(를) 가열한다. U = 200 W/(m²·K)일 때 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

ṁh = 1.5 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 140 → 115 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²

정답표

  1. 1. Q̇ = 56.43 kW
  2. 2. ΔTlm = 21.64 K
  3. 3. A = 11.46 m²
  4. 4. U = 3176 W/(m²·K)
  5. 5. L = 17.52 m
  6. 6. A = 4.024 m²

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