정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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1.쉬움

열교환기에서 글리콜 혼합액 3 kg/s(cp = 3.6 kJ/(kg·K))가 15 °C에서 85 °C로 가열된다. 열전달률 Q̇을(를) 구하시오.

ṁ = 3 kg/scp = 3.6 kJ/(kg·K)T: 15 → 85 °C
Q̇ = kW
2.쉬움
길이T170 °C100 °C115 °C10 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기에서 고온 유체는 170에서 100 °C까지 냉각되고 저온 유체는 10에서 115 °C까지 가열된다. 대수 평균 온도 차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 170 → 100 °CTc: 10 → 115 °C
ΔTlm = K
3.보통
길이T85 °C65 °C20 °C60 °CΔT₁ΔT₂병류

병류 열교환기가 50 kW를 전달한다. 전열 면적은 8 m²이다. 고온 유체는 85 °C에서 65 °C로 냉각되고 저온 유체는 20 °C에서 60 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수 U을(를) 구하시오.

Q̇ = 50 kWA = 8 m²Th: 85 → 65 °CTc: 20 → 60 °C
U = W/(m²·K)
4.보통
길이T140 °C10 °C130 °CΔT₁ΔT₂응축 증기

응축기에서 증기가 관 바깥쪽에서 일정한 140 °C로 응축된다. 냉각수(4 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))가 관 안을 흐르며 10 °C에서 130 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수는 3000 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Ts = 140 °Cṁ = 4 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 130 °CU = 3000 W/(m²·K)
A = m²
5.어려움
길이T95 °C45 °C31.28 °C25 °CΔT₁ΔT₂대향류

뜨거운 기름(0.5 kg/s, cp = 2.1 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 95에서 45 °C까지 냉각된다. 기름은 25 °C로 들어오는 물 2 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 = 0.5 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 95 → 45 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
6.어려움
길이T105 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂응축 증기

전열 면적 6 m², U = 1000 W/(m²·K)인 응축기의 관 바깥쪽에서 증기가 일정한 105 °C로 응축된다. 냉각수(1.5 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))는 25 °C로 관에 들어간다. 물의 출구 온도 Tc,out을(를) 구하시오.

Ts = 105 °CA = 6 m²U = 1000 W/(m²·K)ṁ = 1.5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C

정답표

  1. 1. Q̇ = 756 kW
  2. 2. ΔTlm = 71.07 K
  3. 3. U = 267.2 W/(m²·K)
  4. 4. A = 14.3 m²
  5. 5. A = 1.739 m²
  6. 6. Tc,out = 74.27 °C

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