정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________   날짜: ____________

1.쉬움
길이T100 °C50 °C?10 °CΔT₁ΔT₂대향류

고온 기름(1.5 kg/s, cp = 2.3 kJ/(kg·K))이 향류 열교환기에서 100 °C에서 50 °C로 냉각된다. 이 기름은 10 °C로 들어오는 물 1 kg/s(cp = 4.18 kJ/(kg·K))를 가열한다. 주위로의 열손실은 없다. 물의 출구 온도 Tc,out을(를) 구하시오.

ṁh = 1.5 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 100 → 50 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
2.쉬움

열교환기에서 에탄올 1.2 kg/s(cp = 2.44 kJ/(kg·K))가 25 °C에서 45 °C로 가열된다. 열전달률 Q̇을(를) 구하시오.

ṁ = 1.2 kg/scp = 2.44 kJ/(kg·K)T: 25 → 45 °C
Q̇ = kW
3.보통
길이T90 °C55 °C30 °C20 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기가 500 kW을(를) 전달한다. 고온 유체는 90에서 55 °C까지 냉각되고 저온 유체는 20에서 30 °C까지 가열된다. 총괄 열전달 계수는 1500 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 500 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 90 → 55 °CTc: 20 → 30 °C
A = m²
4.보통
길이T125 °C40 °C60 °C15 °CΔT₁ΔT₂대향류

셸 앤드 튜브 열교환기(셸 1패스, 튜브 2패스)가 220 kW를 전달해야 한다. 고온 유체는 125 °C에서 40 °C로 냉각되고 저온 유체는 15 °C에서 60 °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)Th: 125 → 40 °CTc: 15 → 60 °C
A = m²
5.어려움
길이T130 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂응축 증기

전열 면적 3 m², U = 1500 W/(m²·K)인 응축기의 관 바깥쪽에서 증기가 일정한 130 °C로 응축된다. 냉각수(1.5 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))는 20 °C로 관에 들어간다. 물의 출구 온도 Tc,out을(를) 구하시오.

Ts = 130 °CA = 3 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 1.5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
6.어려움
길이T90 °C45 °C28.97 °C20 °CΔT₁ΔT₂대향류

뜨거운 기름(1 kg/s, cp = 2.5 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 90에서 45 °C까지 냉각된다. 기름은 20 °C로 들어오는 물 3 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 = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 90 → 45 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²

정답표

  1. 1. Tc,out = 51.27 °C
  2. 2. Q̇ = 58.56 kW
  3. 3. A = 7.187 m²
  4. 4. A = 12.37 m²
  5. 5. Tc,out = 76.33 °C
  6. 6. A = 13.93 m²

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