정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________   날짜: ____________

1.쉬움

열교환기에서 물 0.2 kg/s(cp = 4.18 kJ/(kg·K))가 30 °C에서 45 °C로 가열된다. 열전달률 Q̇을(를) 구하시오.

ṁ = 0.2 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)T: 30 → 45 °C
Q̇ = kW
2.쉬움
길이T80 °C55 °C65 °C30 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기에서 고온 유체는 80에서 55 °C까지 냉각되고 저온 유체는 30에서 65 °C까지 가열된다. 대수 평균 온도 차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 80 → 55 °CTc: 30 → 65 °C
ΔTlm = K
3.보통
길이T135 °C45 °C110 °C30 °CΔT₁ΔT₂대향류

셸 앤드 튜브 열교환기(셸 1패스, 튜브 2패스)가 410 kW를 전달해야 한다. 고온 유체는 135 °C에서 45 °C로 냉각되고 저온 유체는 30 °C에서 110 °C로 가열된다. 이 배치의 LMTD 보정 계수는 F = 0.95이고 U = 200 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 410 kWF = 0.95U = 200 W/(m²·K)Th: 135 → 45 °CTc: 30 → 110 °C
A = m²
4.보통
길이T135 °C90 °C125 °C25 °CΔT₁ΔT₂대향류

셸 앤드 튜브 열교환기(셸 1패스, 튜브 2패스)가 410 kW를 전달해야 한다. 고온 유체는 135 °C에서 90 °C로 냉각되고 저온 유체는 25 °C에서 125 °C로 가열된다. 이 배치의 LMTD 보정 계수는 F = 0.9이고 U = 300 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 410 kWF = 0.9U = 300 W/(m²·K)Th: 135 → 90 °CTc: 25 → 125 °C
A = m²
5.어려움
길이T140 °C??10 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 열교환기에서 두 유체의 열용량률이 같다: ṁ·cp = 1.5 kW/K. 고온 유체는 140 °C, 저온 유체는 10 °C로 들어간다. 열교환기는 A = 6 m², U = 500 W/(m²·K)이다. 고온 유체의 출구 온도 Th,out을(를) 구하시오.

Ch = Cc = 1.5 kW/KTh,in = 140 °CTc,in = 10 °CA = 6 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.어려움
길이T150 °C110 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂병류

병류 이중관 열교환기에서 고온 기름(0.8 kg/s, cp = 2.3 kJ/(kg·K))이 내관을 흐르며 150 °C에서 110 °C로 냉각된다. 환형 공간의 물(1.5 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))은 25 °C로 들어간다. 내관의 지름은 32 mm이며 U = 200 W/(m²·K)는 이 지름을 기준으로 한다. 필요한 관 길이 L을(를) 구하시오.

ṁh = 0.8 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 150 → 110 °Cṁc = 1.5 kg/sTc,in = 25 °CD = 32 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m

정답표

  1. 1. Q̇ = 12.54 kW
  2. 2. ΔTlm = 19.58 K
  3. 3. A = 110.2 m²
  4. 4. A = 51.68 m²
  5. 5. Th,out = 53.33 °C
  6. 6. L = 37.8 m

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