정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________   날짜: ____________

1.쉬움
길이T135 °C80 °C?15 °CΔT₁ΔT₂대향류

고온 기름(1.5 kg/s, cp = 2.1 kJ/(kg·K))이 향류 열교환기에서 135 °C에서 80 °C로 냉각된다. 이 기름은 15 °C로 들어오는 물 1 kg/s(cp = 4.18 kJ/(kg·K))를 가열한다. 주위로의 열손실은 없다. 물의 출구 온도 Tc,out을(를) 구하시오.

ṁh = 1.5 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 135 → 80 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
2.쉬움
길이T180 °C115 °C110 °C20 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기에서 고온 유체는 180에서 115 °C까지 냉각되고 저온 유체는 20에서 110 °C까지 가열된다. 대수 평균 온도 차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 180 → 115 °CTc: 20 → 110 °C
ΔTlm = K
3.보통
길이T105 °C15 °C80 °CΔT₁ΔT₂응축 증기

응축기에서 증기가 관 바깥쪽에서 일정한 105 °C로 응축된다. 냉각수(1.5 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))가 관 안을 흐르며 15 °C에서 80 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수는 3000 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Ts = 105 °Cṁ = 1.5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 80 °CU = 3000 W/(m²·K)
A = m²
4.보통
길이T150 °C70 °C120 °C15 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 열교환기가 90 kW를 전달한다. 전열 면적은 15 m²이다. 고온 유체는 150 °C에서 70 °C로 냉각되고 저온 유체는 15 °C에서 120 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수 U을(를) 구하시오.

Q̇ = 90 kWA = 15 m²Th: 150 → 70 °CTc: 15 → 120 °C
U = W/(m²·K)
5.어려움
길이T105 °C??10 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 열교환기에서 두 유체의 열용량률이 같다: ṁ·cp = 3 kW/K. 고온 유체는 105 °C, 저온 유체는 10 °C로 들어간다. 열교환기는 A = 2 m², U = 800 W/(m²·K)이다. 고온 유체의 출구 온도 Th,out을(를) 구하시오.

Ch = Cc = 3 kW/KTh,in = 105 °CTc,in = 10 °CA = 2 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.어려움
길이T85 °C55 °C41 °C30 °CΔT₁ΔT₂대향류

뜨거운 기름(2 kg/s, cp = 2.3 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 85에서 55 °C까지 냉각된다. 기름은 30 °C로 들어오는 물 3 kg/s(cp = 4.18 kJ/(kg·K))을(를) 가열한다. U = 1000 W/(m²·K)일 때 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 85 → 55 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²

정답표

  1. 1. Tc,out = 56.45 °C
  2. 2. ΔTlm = 81.86 K
  3. 3. A = 2.677 m²
  4. 4. U = 145.5 W/(m²·K)
  5. 5. Th,out = 71.96 °C
  6. 6. A = 4.106 m²

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