정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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1.쉬움
길이T120 °C95 °C25 °C15 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 열교환기의 전열 면적은 2 m², 총괄 열전달 계수는 300 W/(m²·K)이다. 고온 유체는 120 °C에서 95 °C로 냉각되고 저온 유체는 15 °C에서 25 °C로 가열된다. 열전달률 Q̇을(를) 구하시오.

A = 2 m²U = 300 W/(m²·K)Th: 120 → 95 °CTc: 15 → 25 °C
Q̇ = kW
2.쉬움
길이T135 °C80 °C90 °C30 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기에서 고온 유체는 135에서 80 °C까지 냉각되고 저온 유체는 30에서 90 °C까지 가열된다. 대수 평균 온도 차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 135 → 80 °CTc: 30 → 90 °C
ΔTlm = K
3.보통
길이T140 °C120 °C10 °C50 °CΔT₁ΔT₂병류

병류 열교환기가 290 kW을(를) 전달한다. 고온 유체는 140에서 120 °C까지 냉각되고 저온 유체는 10에서 50 °C까지 가열된다. 총괄 열전달 계수는 1000 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 290 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 140 → 120 °CTc: 10 → 50 °C
A = m²
4.보통
길이T80 °C45 °C60 °C30 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기가 490 kW을(를) 전달한다. 고온 유체는 80에서 45 °C까지 냉각되고 저온 유체는 30에서 60 °C까지 가열된다. 총괄 열전달 계수는 200 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 490 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 80 → 45 °CTc: 30 → 60 °C
A = m²
5.어려움
길이T145 °C85 °C26 °C15 °CΔT₁ΔT₂대향류

뜨거운 기름(1 kg/s, cp = 2.3 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 145에서 85 °C까지 냉각된다. 기름은 15 °C로 들어오는 물 3 kg/s(cp = 4.18 kJ/(kg·K))을(를) 가열한다. U = 800 W/(m²·K)일 때 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 145 → 85 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
6.어려움
길이T100 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂응축 증기

전열 면적 2.5 m², U = 2000 W/(m²·K)인 응축기의 관 바깥쪽에서 증기가 일정한 100 °C로 응축된다. 냉각수(2 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))는 10 °C로 관에 들어간다. 물의 출구 온도 Tc,out을(를) 구하시오.

Ts = 100 °CA = 2.5 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C

정답표

  1. 1. Q̇ = 52.37 kW
  2. 2. ΔTlm = 47.46 K
  3. 3. A = 2.992 m²
  4. 4. A = 141 m²
  5. 5. A = 1.868 m²
  6. 6. Tc,out = 50.51 °C

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