정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________   날짜: ____________

1.쉬움
길이T135 °C80 °C85 °C25 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기에서 고온 유체는 135에서 80 °C까지 냉각되고 저온 유체는 25에서 85 °C까지 가열된다. 대수 평균 온도 차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 135 → 80 °CTc: 25 → 85 °C
ΔTlm = K
2.쉬움

열교환기에서 에탄올 0.3 kg/s(cp = 2.44 kJ/(kg·K))가 85 °C에서 55 °C로 냉각된다. 열전달률 Q̇을(를) 구하시오.

ṁ = 0.3 kg/scp = 2.44 kJ/(kg·K)T: 85 → 55 °C
Q̇ = kW
3.보통
길이T140 °C10 °C65 °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 10 °C에서 65 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수는 2000 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Ts = 140 °Cṁ = 1.5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 65 °CU = 2000 W/(m²·K)
A = m²
4.보통
길이T140 °C125 °C130 °C10 °CΔT₁ΔT₂대향류

셸 앤드 튜브 열교환기(셸 1패스, 튜브 2패스)가 120 kW를 전달해야 한다. 고온 유체는 140 °C에서 125 °C로 냉각되고 저온 유체는 10 °C에서 130 °C로 가열된다. 이 배치의 LMTD 보정 계수는 F = 0.85이고 U = 200 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 120 kWF = 0.85U = 200 W/(m²·K)Th: 140 → 125 °CTc: 10 → 130 °C
A = m²
5.어려움
길이T155 °C100 °C50.72 °C30 °CΔT₁ΔT₂대향류

뜨거운 기름(1.5 kg/s, cp = 2.1 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 155에서 100 °C까지 냉각된다. 기름은 30 °C로 들어오는 물 2 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 = 1.5 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 155 → 100 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
6.어려움
길이T125 °C55 °C48.44 °C25 °CΔT₁ΔT₂대향류

뜨거운 기름(1 kg/s, cp = 2.1 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 125에서 55 °C까지 냉각된다. 기름은 25 °C로 들어오는 물 1.5 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 = 1 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 125 → 55 °Cṁc = 1.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²

정답표

  1. 1. ΔTlm = 52.46 K
  2. 2. Q̇ = 21.96 kW
  3. 3. A = 1.724 m²
  4. 4. A = 16.42 m²
  5. 5. A = 2.518 m²
  6. 6. A = 2.958 m²

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