정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________ 날짜: ____________

1.쉬움

고온 기름(0.5 kg/s, c_p = 2.1 kJ/(kg·K))이 향류 열교환기에서 115 °C에서 65 °C로 냉각된다. 이 기름은 25 °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 = 0.5 kg/sc_p,h = 2.1 kJ/(kg·K)T_h: 115 → 65 °Cṁ_c = 1 kg/sc_p,c = 4.18 kJ/(kg·K)T_c,in = 25 °C

T_c,out = °C

2.쉬움

고온 기름(2 kg/s, c_p = 2.3 kJ/(kg·K))이 향류 열교환기에서 135 °C에서 75 °C로 냉각된다. 이 기름은 25 °C로 들어오는 물 2 kg/s(c_p = 4.18 kJ/(kg·K))를 가열한다. 주위로의 열손실은 없다. 물의 출구 온도 T_c,out을(를) 구하시오.

ṁ_h = 2 kg/sc_p,h = 2.3 kJ/(kg·K)T_h: 135 → 75 °Cṁ_c = 2 kg/sc_p,c = 4.18 kJ/(kg·K)T_c,in = 25 °C

T_c,out = °C

3.보통

병류 열교환기가 440 kW를 전달한다. 전열 면적은 6 m²이다. 고온 유체는 180 °C에서 130 °C로 냉각되고 저온 유체는 25 °C에서 50 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수 U을(를) 구하시오.

Q̇ = 440 kWA = 6 m²T_h: 180 → 130 °CT_c: 25 → 50 °C

U = W/(m²·K)

4.보통

대향류 열교환기가 330 kW을(를) 전달한다. 고온 유체는 80에서 60 °C까지 냉각되고 저온 유체는 30에서 40 °C까지 가열된다. 총괄 열전달 계수는 500 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 330 kWU = 500 W/(m²·K)T_h: 80 → 60 °CT_c: 30 → 40 °C

A = m²

5.어려움

향류 이중관 열교환기에서 고온 기름(0.5 kg/s, c_p = 2.3 kJ/(kg·K))이 내관을 흐르며 140 °C에서 80 °C로 냉각된다. 환형 공간의 물(0.5 kg/s, c_p = 4.18 kJ/(kg·K))은 25 °C로 들어간다. 내관의 지름은 32 mm이며 U = 300 W/(m²·K)는 이 지름을 기준으로 한다. 필요한 관 길이 L을(를) 구하시오.

ṁ_h = 0.5 kg/sc_p,h = 2.3 kJ/(kg·K)T_h: 140 → 80 °Cṁ_c = 0.5 kg/sT_c,in = 25 °CD = 32 mmU = 300 W/(m²·K)

L = m

6.어려움

뜨거운 기름(1 kg/s, c_p = 2.5 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 155에서 50 °C까지 냉각된다. 기름은 20 °C로 들어오는 물 0.5 kg/s(c_p = 4.18 kJ/(kg·K))을(를) 가열한다. U = 1000 W/(m²·K)일 때 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

ṁ_h = 1 kg/sc_p,h = 2.5 kJ/(kg·K)T_h: 155 → 50 °Cṁ_c = 0.5 kg/sc_p,c = 4.18 kJ/(kg·K)T_c,in = 20 °CU = 1000 W/(m²·K)

A = m²

정답표

1. T_c,out = 37.56 °C
2. T_c,out = 58.01 °C
3. U = 646.7 W/(m²·K)
4. A = 18.99 m²
5. L = 33.85 m
6. A = 14.79 m²

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