정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________ 날짜: ____________

1.쉬움

대향류 열교환기에서 고온 유체는 180에서 115 °C까지 냉각되고 저온 유체는 10에서 120 °C까지 가열된다. 대수 평균 온도 차 ΔT_lm을(를) 구하시오.

T_h: 180 → 115 °CT_c: 10 → 120 °C

ΔT_lm = K

2.쉬움

고온 기름(0.5 kg/s, c_p = 2.3 kJ/(kg·K))이 향류 열교환기에서 100 °C에서 60 °C로 냉각된다. 이 기름은 20 °C로 들어오는 물 0.5 kg/s(c_p = 4.18 kJ/(kg·K))를 가열한다. 주위로의 열손실은 없다. 물의 출구 온도 T_c,out을(를) 구하시오.

ṁ_h = 0.5 kg/sc_p,h = 2.3 kJ/(kg·K)T_h: 100 → 60 °Cṁ_c = 0.5 kg/sc_p,c = 4.18 kJ/(kg·K)T_c,in = 20 °C

T_c,out = °C

3.보통

셸 앤드 튜브 열교환기(셸 1패스, 튜브 2패스)가 220 kW를 전달해야 한다. 고온 유체는 85 °C에서 60 °C로 냉각되고 저온 유체는 25 °C에서 45 °C로 가열된다. 이 배치의 LMTD 보정 계수는 F = 0.85이고 U = 500 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 220 kWF = 0.85U = 500 W/(m²·K)T_h: 85 → 60 °CT_c: 25 → 45 °C

A = m²

4.보통

대향류 열교환기가 120 kW을(를) 전달한다. 고온 유체는 155에서 110 °C까지 냉각되고 저온 유체는 20에서 60 °C까지 가열된다. 총괄 열전달 계수는 500 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 120 kWU = 500 W/(m²·K)T_h: 155 → 110 °CT_c: 20 → 60 °C

A = m²

5.어려움

뜨거운 기름(1.5 kg/s, c_p = 2.3 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 80에서 60 °C까지 냉각된다. 기름은 30 °C로 들어오는 물 1.5 kg/s(c_p = 4.18 kJ/(kg·K))을(를) 가열한다. U = 1500 W/(m²·K)일 때 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

ṁ_h = 1.5 kg/sc_p,h = 2.3 kJ/(kg·K)T_h: 80 → 60 °Cṁ_c = 1.5 kg/sc_p,c = 4.18 kJ/(kg·K)T_c,in = 30 °CU = 1500 W/(m²·K)

A = m²

6.어려움

뜨거운 기름(2 kg/s, c_p = 2.1 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 145에서 40 °C까지 냉각된다. 기름은 15 °C로 들어오는 물 1.5 kg/s(c_p = 4.18 kJ/(kg·K))을(를) 가열한다. U = 300 W/(m²·K)일 때 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

ṁ_h = 2 kg/sc_p,h = 2.1 kJ/(kg·K)T_h: 145 → 40 °Cṁ_c = 1.5 kg/sc_p,c = 4.18 kJ/(kg·K)T_c,in = 15 °CU = 300 W/(m²·K)

A = m²

정답표

1. ΔT_lm = 80.41 K
2. T_c,out = 42.01 °C
3. A = 13.82 m²
4. A = 2.595 m²
5. A = 1.341 m²
6. A = 36.89 m²

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