정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

무료 인쇄용 열교환기 (LMTD) 학습지: 쉬운 문제부터 시험 수준까지 6문제, 정답표 포함. 인쇄하거나 PDF로 저장하세요.

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이름: ____________________ 날짜: ____________

1.쉬움

고온 기름(0.5 kg/s, c_p = 2.5 kJ/(kg·K))이 향류 열교환기에서 170 °C에서 90 °C로 냉각된다. 이 기름은 10 °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 = 0.5 kg/sc_p,h = 2.5 kJ/(kg·K)T_h: 170 → 90 °Cṁ_c = 2 kg/sc_p,c = 4.18 kJ/(kg·K)T_c,in = 10 °C

T_c,out = °C

2.쉬움

대향류 열교환기에서 고온 유체는 110에서 85 °C까지 냉각되고 저온 유체는 20에서 30 °C까지 가열된다. 대수 평균 온도 차 ΔT_lm을(를) 구하시오.

T_h: 110 → 85 °CT_c: 20 → 30 °C

ΔT_lm = K

3.보통

셸 앤드 튜브 열교환기(셸 1패스, 튜브 2패스)가 630 kW를 전달해야 한다. 고온 유체는 85 °C에서 65 °C로 냉각되고 저온 유체는 20 °C에서 30 °C로 가열된다. 이 배치의 LMTD 보정 계수는 F = 0.92이고 U = 1000 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 630 kWF = 0.92U = 1000 W/(m²·K)T_h: 85 → 65 °CT_c: 20 → 30 °C

A = m²

4.보통

셸 앤드 튜브 열교환기(셸 1패스, 튜브 2패스)가 60 kW를 전달해야 한다. 고온 유체는 160 °C에서 45 °C로 냉각되고 저온 유체는 30 °C에서 120 °C로 가열된다. 이 배치의 LMTD 보정 계수는 F = 0.9이고 U = 1000 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 60 kWF = 0.9U = 1000 W/(m²·K)T_h: 160 → 45 °CT_c: 30 → 120 °C

A = m²

5.어려움

뜨거운 기름(2 kg/s, c_p = 2.5 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 155에서 125 °C까지 냉각된다. 기름은 30 °C로 들어오는 물 2 kg/s(c_p = 4.18 kJ/(kg·K))을(를) 가열한다. U = 1500 W/(m²·K)일 때 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

ṁ_h = 2 kg/sc_p,h = 2.5 kJ/(kg·K)T_h: 155 → 125 °Cṁ_c = 2 kg/sc_p,c = 4.18 kJ/(kg·K)T_c,in = 30 °CU = 1500 W/(m²·K)

A = m²

6.어려움

뜨거운 기름(1.5 kg/s, c_p = 2.5 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 150에서 55 °C까지 냉각된다. 기름은 15 °C로 들어오는 물 3 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 = 1.5 kg/sc_p,h = 2.5 kJ/(kg·K)T_h: 150 → 55 °Cṁ_c = 3 kg/sc_p,c = 4.18 kJ/(kg·K)T_c,in = 15 °CU = 1000 W/(m²·K)

A = m²

정답표

1. T_c,out = 21.96 °C
2. ΔT_lm = 72.24 K
3. A = 13.74 m²
4. A = 2.616 m²
5. A = 0.991 m²
6. A = 5.243 m²

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