정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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1.쉬움

열교환기에서 물 0.3 kg/s(cp = 4.18 kJ/(kg·K))가 65 °C에서 30 °C로 냉각된다. 열전달률 Q̇을(를) 구하시오.

ṁ = 0.3 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)T: 65 → 30 °C
Q̇ = kW
2.쉬움
길이T175 °C115 °C95 °C15 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기에서 고온 유체는 175에서 115 °C까지 냉각되고 저온 유체는 15에서 95 °C까지 가열된다. 대수 평균 온도 차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 175 → 115 °CTc: 15 → 95 °C
ΔTlm = K
3.보통
길이T140 °C65 °C110 °C30 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기가 70 kW을(를) 전달한다. 고온 유체는 140에서 65 °C까지 냉각되고 저온 유체는 30에서 110 °C까지 가열된다. 총괄 열전달 계수는 800 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 70 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 140 → 65 °CTc: 30 → 110 °C
A = m²
4.보통
길이T155 °C125 °C15 °C105 °CΔT₁ΔT₂병류

병류 열교환기가 320 kW을(를) 전달한다. 고온 유체는 155에서 125 °C까지 냉각되고 저온 유체는 15에서 105 °C까지 가열된다. 총괄 열전달 계수는 500 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 320 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 155 → 125 °CTc: 15 → 105 °C
A = m²
5.어려움
길이T100 °C65 °C85.33 °C15 °CΔT₁ΔT₂대향류

뜨거운 기름(2 kg/s, cp = 2.1 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 100에서 65 °C까지 냉각된다. 기름은 15 °C로 들어오는 물 0.5 kg/s(cp = 4.18 kJ/(kg·K))을(를) 가열한다. U = 200 W/(m²·K)일 때 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 100 → 65 °Cṁc = 0.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.어려움
길이T150 °C??30 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 열교환기에서 두 유체의 열용량률이 같다: ṁ·cp = 1 kW/K. 고온 유체는 150 °C, 저온 유체는 30 °C로 들어간다. 열교환기는 A = 5 m², U = 300 W/(m²·K)이다. 고온 유체의 출구 온도 Th,out을(를) 구하시오.

Ch = Cc = 1 kW/KTh,in = 150 °CTc,in = 30 °CA = 5 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C

정답표

  1. 1. Q̇ = 43.89 kW
  2. 2. ΔTlm = 89.63 K
  3. 3. A = 2.698 m²
  4. 4. A = 10.38 m²
  5. 5. A = 25.51 m²
  6. 6. Th,out = 78 °C

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