정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________   날짜: ____________

1.쉬움

열교환기에서 물 3 kg/s(cp = 4.18 kJ/(kg·K))가 60 °C에서 30 °C로 냉각된다. 열전달률 Q̇을(를) 구하시오.

ṁ = 3 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)T: 60 → 30 °C
Q̇ = kW
2.쉬움
길이T165 °C85 °C100 °C30 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 열교환기의 전열 면적은 8 m², 총괄 열전달 계수는 200 W/(m²·K)이다. 고온 유체는 165 °C에서 85 °C로 냉각되고 저온 유체는 30 °C에서 100 °C로 가열된다. 열전달률 Q̇을(를) 구하시오.

A = 8 m²U = 200 W/(m²·K)Th: 165 → 85 °CTc: 30 → 100 °C
Q̇ = kW
3.보통
길이T140 °C20 °C125 °CΔT₁ΔT₂응축 증기

응축기에서 증기가 관 바깥쪽에서 일정한 140 °C로 응축된다. 냉각수(1.5 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))가 관 안을 흐르며 20 °C에서 125 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수는 2500 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Ts = 140 °Cṁ = 1.5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 125 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
4.보통
길이T110 °C95 °C15 °C75 °CΔT₁ΔT₂병류

병류 열교환기가 280 kW를 전달한다. 전열 면적은 2 m²이다. 고온 유체는 110 °C에서 95 °C로 냉각되고 저온 유체는 15 °C에서 75 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수 U을(를) 구하시오.

Q̇ = 280 kWA = 2 m²Th: 110 → 95 °CTc: 15 → 75 °C
U = W/(m²·K)
5.어려움
길이T135 °C65 °C?15 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 이중관 열교환기에서 고온 기름(0.3 kg/s, cp = 2.3 kJ/(kg·K))이 내관을 흐르며 135 °C에서 65 °C로 냉각된다. 환형 공간의 물(1 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))은 15 °C로 들어간다. 내관의 지름은 25 mm이며 U = 500 W/(m²·K)는 이 지름을 기준으로 한다. 필요한 관 길이 L을(를) 구하시오.

ṁh = 0.3 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 135 → 65 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 15 °CD = 25 mmU = 500 W/(m²·K)
L = m
6.어려움
길이T140 °C75 °C33.84 °C10 °CΔT₁ΔT₂대향류

뜨거운 기름(1 kg/s, cp = 2.3 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 140에서 75 °C까지 냉각된다. 기름은 10 °C로 들어오는 물 1.5 kg/s(cp = 4.18 kJ/(kg·K))을(를) 가열한다. U = 300 W/(m²·K)일 때 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 140 → 75 °Cṁc = 1.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

정답표

  1. 1. Q̇ = 376.2 kW
  2. 2. Q̇ = 95.78 kW
  3. 3. A = 5.215 m²
  4. 4. U = 2909 W/(m²·K)
  5. 5. L = 16.29 m
  6. 6. A = 5.939 m²

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