정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________   날짜: ____________

1.쉬움
길이T140 °C65 °C?15 °CΔT₁ΔT₂대향류

고온 기름(1 kg/s, cp = 2.1 kJ/(kg·K))이 향류 열교환기에서 140 °C에서 65 °C로 냉각된다. 이 기름은 15 °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 = 1 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 140 → 65 °Cṁc = 1.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
2.쉬움
길이T115 °C65 °C30 °C45 °CΔT₁ΔT₂병류

병류 열교환기에서 고온 유체는 115 °C에서 65 °C로 냉각되고 저온 유체는 30 °C에서 45 °C로 가열된다. 대수 평균 온도차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 115 → 65 °CTc: 30 → 45 °C
ΔTlm = K
3.보통
길이T110 °C95 °C10 °C45 °CΔT₁ΔT₂병류

병류 열교환기가 100 kW을(를) 전달한다. 고온 유체는 110에서 95 °C까지 냉각되고 저온 유체는 10에서 45 °C까지 가열된다. 총괄 열전달 계수는 200 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 100 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 110 → 95 °CTc: 10 → 45 °C
A = m²
4.보통
길이T155 °C65 °C125 °C20 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기가 70 kW을(를) 전달한다. 고온 유체는 155에서 65 °C까지 냉각되고 저온 유체는 20에서 125 °C까지 가열된다. 총괄 열전달 계수는 1000 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 70 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 155 → 65 °CTc: 20 → 125 °C
A = m²
5.어려움
길이T120 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂응축 증기

전열 면적 2.5 m², U = 3000 W/(m²·K)인 응축기의 관 바깥쪽에서 증기가 일정한 120 °C로 응축된다. 냉각수(1.5 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))는 10 °C로 관에 들어간다. 물의 출구 온도 Tc,out을(를) 구하시오.

Ts = 120 °CA = 2.5 m²U = 3000 W/(m²·K)ṁ = 1.5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
6.어려움
길이T175 °C105 °C71.87 °C30 °CΔT₁ΔT₂대향류

뜨거운 기름(2 kg/s, cp = 2.5 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 175에서 105 °C까지 냉각된다. 기름은 30 °C로 들어오는 물 2 kg/s(cp = 4.18 kJ/(kg·K))을(를) 가열한다. U = 1500 W/(m²·K)일 때 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 175 → 105 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²

정답표

  1. 1. Tc,out = 40.12 °C
  2. 2. ΔTlm = 44.92 K
  3. 3. A = 6.931 m²
  4. 4. A = 1.892 m²
  5. 5. Tc,out = 86.74 °C
  6. 6. A = 2.642 m²

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