정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________   날짜: ____________

1.쉬움
길이T115 °C65 °C30 °C45 °CΔT₁ΔT₂병류

병류 열교환기에서 고온 유체는 115 °C에서 65 °C로 냉각되고 저온 유체는 30 °C에서 45 °C로 가열된다. 대수 평균 온도차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 115 → 65 °CTc: 30 → 45 °C
ΔTlm = K
2.쉬움
길이T90 °C60 °C75 °C25 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기에서 고온 유체는 90에서 60 °C까지 냉각되고 저온 유체는 25에서 75 °C까지 가열된다. 대수 평균 온도 차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 90 → 60 °CTc: 25 → 75 °C
ΔTlm = K
3.보통
길이T95 °C80 °C10 °C25 °CΔT₁ΔT₂병류

병류 열교환기가 400 kW을(를) 전달한다. 고온 유체는 95에서 80 °C까지 냉각되고 저온 유체는 10에서 25 °C까지 가열된다. 총괄 열전달 계수는 200 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 400 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 95 → 80 °CTc: 10 → 25 °C
A = m²
4.보통
길이T80 °C45 °C35 °C25 °CΔT₁ΔT₂대향류

셸 앤드 튜브 열교환기(셸 1패스, 튜브 2패스)가 770 kW를 전달해야 한다. 고온 유체는 80 °C에서 45 °C로 냉각되고 저온 유체는 25 °C에서 35 °C로 가열된다. 이 배치의 LMTD 보정 계수는 F = 0.85이고 U = 500 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 770 kWF = 0.85U = 500 W/(m²·K)Th: 80 → 45 °CTc: 25 → 35 °C
A = m²
5.어려움
길이T110 °C80 °C?15 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 이중관 열교환기에서 고온 기름(0.5 kg/s, cp = 2.5 kJ/(kg·K))이 내관을 흐르며 110 °C에서 80 °C로 냉각된다. 환형 공간의 물(0.2 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))은 15 °C로 들어간다. 내관의 지름은 32 mm이며 U = 200 W/(m²·K)는 이 지름을 기준으로 한다. 필요한 관 길이 L을(를) 구하시오.

ṁh = 0.5 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 110 → 80 °Cṁc = 0.2 kg/sTc,in = 15 °CD = 32 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m
6.어려움
길이T105 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂응축 증기

전열 면적 4 m², U = 3000 W/(m²·K)인 응축기의 관 바깥쪽에서 증기가 일정한 105 °C로 응축된다. 냉각수(1.5 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))는 10 °C로 관에 들어간다. 물의 출구 온도 Tc,out을(를) 구하시오.

Ts = 105 °CA = 4 m²U = 3000 W/(m²·K)ṁ = 1.5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C

정답표

  1. 1. ΔTlm = 44.92 K
  2. 2. ΔTlm = 23.6 K
  3. 3. A = 29.02 m²
  4. 4. A = 58.77 m²
  5. 5. L = 32.58 m
  6. 6. Tc,out = 90.99 °C

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