정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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1.쉬움

열교환기에서 경유 1.2 kg/s(cp = 2.1 kJ/(kg·K))가 25 °C에서 40 °C로 가열된다. 열전달률 Q̇을(를) 구하시오.

ṁ = 1.2 kg/scp = 2.1 kJ/(kg·K)T: 25 → 40 °C
Q̇ = kW
2.쉬움
길이T170 °C110 °C?10 °CΔT₁ΔT₂대향류

고온 기름(2 kg/s, cp = 2.1 kJ/(kg·K))이 향류 열교환기에서 170 °C에서 110 °C로 냉각된다. 이 기름은 10 °C로 들어오는 물 0.8 kg/s(cp = 4.18 kJ/(kg·K))를 가열한다. 주위로의 열손실은 없다. 물의 출구 온도 Tc,out을(를) 구하시오.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 170 → 110 °Cṁc = 0.8 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
3.보통
길이T165 °C65 °C145 °C10 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기가 290 kW을(를) 전달한다. 고온 유체는 165에서 65 °C까지 냉각되고 저온 유체는 10에서 145 °C까지 가열된다. 총괄 열전달 계수는 1500 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 290 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 165 → 65 °CTc: 10 → 145 °C
A = m²
4.보통
길이T140 °C30 °C35 °C10 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기가 220 kW을(를) 전달한다. 고온 유체는 140에서 30 °C까지 냉각되고 저온 유체는 10에서 35 °C까지 가열된다. 총괄 열전달 계수는 800 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 220 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 140 → 30 °CTc: 10 → 35 °C
A = m²
5.어려움
길이T125 °C70 °C?10 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 이중관 열교환기에서 고온 기름(0.5 kg/s, cp = 2.3 kJ/(kg·K))이 내관을 흐르며 125 °C에서 70 °C로 냉각된다. 환형 공간의 물(0.3 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))은 10 °C로 들어간다. 내관의 지름은 50 mm이며 U = 200 W/(m²·K)는 이 지름을 기준으로 한다. 필요한 관 길이 L을(를) 구하시오.

ṁh = 0.5 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 125 → 70 °Cṁc = 0.3 kg/sTc,in = 10 °CD = 50 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m
6.어려움
길이T150 °C??30 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 열교환기에서 두 유체의 열용량률이 같다: ṁ·cp = 3 kW/K. 고온 유체는 150 °C, 저온 유체는 30 °C로 들어간다. 열교환기는 A = 4 m², U = 500 W/(m²·K)이다. 고온 유체의 출구 온도 Th,out을(를) 구하시오.

Ch = Cc = 3 kW/KTh,in = 150 °CTc,in = 30 °CA = 4 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C

정답표

  1. 1. Q̇ = 37.8 kW
  2. 2. Tc,out = 85.36 °C
  3. 3. A = 5.588 m²
  4. 4. A = 5.365 m²
  5. 5. L = 32.34 m
  6. 6. Th,out = 102 °C

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