정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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1.쉬움

열교환기에서 글리콜 혼합액 3 kg/s(cp = 3.6 kJ/(kg·K))가 20 °C에서 55 °C로 가열된다. 열전달률 Q̇을(를) 구하시오.

ṁ = 3 kg/scp = 3.6 kJ/(kg·K)T: 20 → 55 °C
Q̇ = kW
2.쉬움
길이T80 °C60 °C70 °C30 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기에서 고온 유체는 80에서 60 °C까지 냉각되고 저온 유체는 30에서 70 °C까지 가열된다. 대수 평균 온도 차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 80 → 60 °CTc: 30 → 70 °C
ΔTlm = K
3.보통
길이T135 °C115 °C75 °C15 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기가 200 kW을(를) 전달한다. 고온 유체는 135에서 115 °C까지 냉각되고 저온 유체는 15에서 75 °C까지 가열된다. 총괄 열전달 계수는 300 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 200 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 135 → 115 °CTc: 15 → 75 °C
A = m²
4.보통
길이T125 °C95 °C105 °C30 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 열교환기가 400 kW를 전달한다. 전열 면적은 2.5 m²이다. 고온 유체는 125 °C에서 95 °C로 냉각되고 저온 유체는 30 °C에서 105 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수 U을(를) 구하시오.

Q̇ = 400 kWA = 2.5 m²Th: 125 → 95 °CTc: 30 → 105 °C
U = W/(m²·K)
5.어려움
길이T135 °C35 °C74.81 °C15 °CΔT₁ΔT₂대향류

뜨거운 기름(1 kg/s, cp = 2.5 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 135에서 35 °C까지 냉각된다. 기름은 15 °C로 들어오는 물 1 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 = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 135 → 35 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
6.어려움
길이T105 °C50 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂병류

병류 이중관 열교환기에서 고온 기름(0.2 kg/s, cp = 2.5 kJ/(kg·K))이 내관을 흐르며 105 °C에서 50 °C로 냉각된다. 환형 공간의 물(0.5 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))은 10 °C로 들어간다. 내관의 지름은 25 mm이며 U = 150 W/(m²·K)는 이 지름을 기준으로 한다. 필요한 관 길이 L을(를) 구하시오.

ṁh = 0.2 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 105 → 50 °Cṁc = 0.5 kg/sTc,in = 10 °CD = 25 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m

정답표

  1. 1. Q̇ = 378 kW
  2. 2. ΔTlm = 18.2 K
  3. 3. A = 8.514 m²
  4. 4. U = 4191 W/(m²·K)
  5. 5. A = 8.567 m²
  6. 6. L = 43.29 m

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