정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

무료 인쇄용 열교환기 (LMTD) 학습지: 쉬운 문제부터 시험 수준까지 6문제, 정답표 포함. 인쇄하거나 PDF로 저장하세요.

교수자 안내: 수업에서 무료로 인쇄, 복사, 사용할 수 있습니다. 새 워크시트마다 값이 새로 바뀌고 별도의 정답이 함께 제공됩니다. 강의 페이지에 ExamProblems 링크를 걸어 주시면 감사하겠습니다.

이름: ____________________ 날짜: ____________

1.쉬움

고온 기름(1 kg/s, c_p = 2.5 kJ/(kg·K))이 향류 열교환기에서 180 °C에서 150 °C로 냉각된다. 이 기름은 15 °C로 들어오는 물 1 kg/s(c_p = 4.18 kJ/(kg·K))를 가열한다. 주위로의 열손실은 없다. 물의 출구 온도 T_c,out을(를) 구하시오.

ṁ_h = 1 kg/sc_p,h = 2.5 kJ/(kg·K)T_h: 180 → 150 °Cṁ_c = 1 kg/sc_p,c = 4.18 kJ/(kg·K)T_c,in = 15 °C

T_c,out = °C

2.쉬움

대향류 열교환기에서 고온 유체는 120에서 50 °C까지 냉각되고 저온 유체는 20에서 30 °C까지 가열된다. 대수 평균 온도 차 ΔT_lm을(를) 구하시오.

T_h: 120 → 50 °CT_c: 20 → 30 °C

ΔT_lm = K

3.보통

셸 앤드 튜브 열교환기(셸 1패스, 튜브 2패스)가 690 kW를 전달해야 한다. 고온 유체는 105 °C에서 80 °C로 냉각되고 저온 유체는 15 °C에서 85 °C로 가열된다. 이 배치의 LMTD 보정 계수는 F = 0.85이고 U = 300 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 690 kWF = 0.85U = 300 W/(m²·K)T_h: 105 → 80 °CT_c: 15 → 85 °C

A = m²

4.보통

셸 앤드 튜브 열교환기(셸 1패스, 튜브 2패스)가 650 kW를 전달해야 한다. 고온 유체는 165 °C에서 65 °C로 냉각되고 저온 유체는 25 °C에서 90 °C로 가열된다. 이 배치의 LMTD 보정 계수는 F = 0.92이고 U = 1000 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 650 kWF = 0.92U = 1000 W/(m²·K)T_h: 165 → 65 °CT_c: 25 → 90 °C

A = m²

5.어려움

전열 면적 6 m², U = 1000 W/(m²·K)인 응축기의 관 바깥쪽에서 증기가 일정한 140 °C로 응축된다. 냉각수(0.5 kg/s, c_p = 4.18 kJ/(kg·K))는 10 °C로 관에 들어간다. 물의 출구 온도 T_c,out을(를) 구하시오.

T_s = 140 °CA = 6 m²U = 1000 W/(m²·K)ṁ = 0.5 kg/sc_p = 4.18 kJ/(kg·K)T_c,in = 10 °C

T_c,out = °C

6.어려움

뜨거운 기름(1 kg/s, c_p = 2.1 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 170에서 125 °C까지 냉각된다. 기름은 20 °C로 들어오는 물 1.5 kg/s(c_p = 4.18 kJ/(kg·K))을(를) 가열한다. U = 800 W/(m²·K)일 때 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

ṁ_h = 1 kg/sc_p,h = 2.1 kJ/(kg·K)T_h: 170 → 125 °Cṁ_c = 1.5 kg/sc_p,c = 4.18 kJ/(kg·K)T_c,in = 20 °CU = 800 W/(m²·K)

A = m²

정답표

1. T_c,out = 32.94 °C
2. ΔT_lm = 54.61 K
3. A = 70.87 m²
4. A = 12.69 m²
5. T_c,out = 132.6 °C
6. A = 0.9898 m²

자세한 단계별 풀이: examproblems.com에서 이 주제를 연습하세요.