정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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1.쉬움
길이T120 °C105 °C95 °C30 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 열교환기의 전열 면적은 0.5 m², 총괄 열전달 계수는 500 W/(m²·K)이다. 고온 유체는 120 °C에서 105 °C로 냉각되고 저온 유체는 30 °C에서 95 °C로 가열된다. 열전달률 Q̇을(를) 구하시오.

A = 0.5 m²U = 500 W/(m²·K)Th: 120 → 105 °CTc: 30 → 95 °C
Q̇ = kW
2.쉬움
길이T145 °C45 °C45 °C25 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기에서 고온 유체는 145에서 45 °C까지 냉각되고 저온 유체는 25에서 45 °C까지 가열된다. 대수 평균 온도 차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 145 → 45 °CTc: 25 → 45 °C
ΔTlm = K
3.보통
길이T100 °C55 °C15 °C40 °CΔT₁ΔT₂병류

병류 열교환기가 190 kW를 전달한다. 전열 면적은 25 m²이다. 고온 유체는 100 °C에서 55 °C로 냉각되고 저온 유체는 15 °C에서 40 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수 U을(를) 구하시오.

Q̇ = 190 kWA = 25 m²Th: 100 → 55 °CTc: 15 → 40 °C
U = W/(m²·K)
4.보통
길이T140 °C90 °C30 °C50 °CΔT₁ΔT₂병류

병류 열교환기가 270 kW을(를) 전달한다. 고온 유체는 140에서 90 °C까지 냉각되고 저온 유체는 30에서 50 °C까지 가열된다. 총괄 열전달 계수는 1500 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 270 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 140 → 90 °CTc: 30 → 50 °C
A = m²
5.어려움
길이T125 °C??30 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 열교환기에서 두 유체의 열용량률이 같다: ṁ·cp = 4 kW/K. 고온 유체는 125 °C, 저온 유체는 30 °C로 들어간다. 열교환기는 A = 6 m², U = 300 W/(m²·K)이다. 고온 유체의 출구 온도 Th,out을(를) 구하시오.

Ch = Cc = 4 kW/KTh,in = 125 °CTc,in = 30 °CA = 6 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.어려움
길이T175 °C120 °C151.1 °C30 °CΔT₁ΔT₂대향류

뜨거운 기름(2 kg/s, cp = 2.3 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 175에서 120 °C까지 냉각된다. 기름은 30 °C로 들어오는 물 0.5 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 = 2 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 175 → 120 °Cṁc = 0.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²

정답표

  1. 1. Q̇ = 11.38 kW
  2. 2. ΔTlm = 49.71 K
  3. 3. U = 188.3 W/(m²·K)
  4. 4. A = 2.601 m²
  5. 5. Th,out = 95.52 °C
  6. 6. A = 6.339 m²

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