정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________   날짜: ____________

1.쉬움
길이T135 °C120 °C60 °C25 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기에서 고온 유체는 135에서 120 °C까지 냉각되고 저온 유체는 25에서 60 °C까지 가열된다. 대수 평균 온도 차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 135 → 120 °CTc: 25 → 60 °C
ΔTlm = K
2.쉬움
길이T120 °C80 °C?20 °CΔT₁ΔT₂대향류

고온 기름(2 kg/s, cp = 2.3 kJ/(kg·K))이 향류 열교환기에서 120 °C에서 80 °C로 냉각된다. 이 기름은 20 °C로 들어오는 물 1.5 kg/s(cp = 4.18 kJ/(kg·K))를 가열한다. 주위로의 열손실은 없다. 물의 출구 온도 Tc,out을(를) 구하시오.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 120 → 80 °Cṁc = 1.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
3.보통
길이T110 °C15 °C85 °CΔT₁ΔT₂응축 증기

응축기에서 증기가 관 바깥쪽에서 일정한 110 °C로 응축된다. 냉각수(2 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))가 관 안을 흐르며 15 °C에서 85 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수는 1000 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Ts = 110 °Cṁ = 2 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 85 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
4.보통
길이T110 °C15 °C55 °CΔT₁ΔT₂응축 증기

응축기에서 증기가 관 바깥쪽에서 일정한 110 °C로 응축된다. 냉각수(0.5 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))가 관 안을 흐르며 15 °C에서 55 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수는 1500 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Ts = 110 °Cṁ = 0.5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 55 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
5.어려움
길이T125 °C70 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂병류

병류 이중관 열교환기에서 고온 기름(1 kg/s, cp = 2.1 kJ/(kg·K))이 내관을 흐르며 125 °C에서 70 °C로 냉각된다. 환형 공간의 물(1 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))은 25 °C로 들어간다. 내관의 지름은 40 mm이며 U = 300 W/(m²·K)는 이 지름을 기준으로 한다. 필요한 관 길이 L을(를) 구하시오.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 125 → 70 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 25 °CD = 40 mmU = 300 W/(m²·K)
L = m
6.어려움
길이T155 °C80 °C107.5 °C25 °CΔT₁ΔT₂대향류

뜨거운 기름(1 kg/s, cp = 2.3 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 155에서 80 °C까지 냉각된다. 기름은 25 °C로 들어오는 물 0.5 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 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 155 → 80 °Cṁc = 0.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²

정답표

  1. 1. ΔTlm = 84.61 K
  2. 2. Tc,out = 49.35 °C
  3. 3. A = 11.16 m²
  4. 4. A = 0.7615 m²
  5. 5. L = 64.9 m
  6. 6. A = 16.87 m²

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