정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________   날짜: ____________

1.쉬움

열교환기에서 글리콜 혼합액 1 kg/s(cp = 3.6 kJ/(kg·K))가 100 °C에서 35 °C로 냉각된다. 열전달률 Q̇을(를) 구하시오.

ṁ = 1 kg/scp = 3.6 kJ/(kg·K)T: 100 → 35 °C
Q̇ = kW
2.쉬움
길이T155 °C120 °C?30 °CΔT₁ΔT₂대향류

고온 기름(2 kg/s, cp = 2.5 kJ/(kg·K))이 향류 열교환기에서 155 °C에서 120 °C로 냉각된다. 이 기름은 30 °C로 들어오는 물 2 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 = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 155 → 120 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
3.보통
길이T180 °C110 °C120 °C30 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기가 370 kW을(를) 전달한다. 고온 유체는 180에서 110 °C까지 냉각되고 저온 유체는 30에서 120 °C까지 가열된다. 총괄 열전달 계수는 500 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 370 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 180 → 110 °CTc: 30 → 120 °C
A = m²
4.보통
길이T100 °C25 °C35 °C10 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기가 350 kW을(를) 전달한다. 고온 유체는 100에서 25 °C까지 냉각되고 저온 유체는 10에서 35 °C까지 가열된다. 총괄 열전달 계수는 1000 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 350 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 100 → 25 °CTc: 10 → 35 °C
A = m²
5.어려움
길이T130 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂응축 증기

전열 면적 1 m², U = 3000 W/(m²·K)인 응축기의 관 바깥쪽에서 증기가 일정한 130 °C로 응축된다. 냉각수(2 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))는 15 °C로 관에 들어간다. 물의 출구 온도 Tc,out을(를) 구하시오.

Ts = 130 °CA = 1 m²U = 3000 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
6.어려움
길이T140 °C85 °C42.63 °C15 °CΔT₁ΔT₂대향류

뜨거운 기름(1 kg/s, cp = 2.1 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 140에서 85 °C까지 냉각된다. 기름은 15 °C로 들어오는 물 1 kg/s(cp = 4.18 kJ/(kg·K))을(를) 가열한다. U = 1500 W/(m²·K)일 때 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 140 → 85 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²

정답표

  1. 1. Q̇ = 234 kW
  2. 2. Tc,out = 50.93 °C
  3. 3. A = 10.64 m²
  4. 4. A = 10.26 m²
  5. 5. Tc,out = 49.68 °C
  6. 6. A = 0.9285 m²

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