정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________   날짜: ____________

1.쉬움
길이T155 °C100 °C100 °C25 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 열교환기의 전열 면적은 2.5 m², 총괄 열전달 계수는 1000 W/(m²·K)이다. 고온 유체는 155 °C에서 100 °C로 냉각되고 저온 유체는 25 °C에서 100 °C로 가열된다. 열전달률 Q̇을(를) 구하시오.

A = 2.5 m²U = 1000 W/(m²·K)Th: 155 → 100 °CTc: 25 → 100 °C
Q̇ = kW
2.쉬움
길이T95 °C65 °C25 °C60 °CΔT₁ΔT₂병류

병류 열교환기에서 고온 유체는 95 °C에서 65 °C로 냉각되고 저온 유체는 25 °C에서 60 °C로 가열된다. 대수 평균 온도차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 95 → 65 °CTc: 25 → 60 °C
ΔTlm = K
3.보통
길이T130 °C20 °C55 °CΔT₁ΔT₂응축 증기

응축기에서 증기가 관 바깥쪽에서 일정한 130 °C로 응축된다. 냉각수(1 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))가 관 안을 흐르며 20 °C에서 55 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수는 3000 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Ts = 130 °Cṁ = 1 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 55 °CU = 3000 W/(m²·K)
A = m²
4.보통
길이T130 °C65 °C110 °C20 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기가 140 kW을(를) 전달한다. 고온 유체는 130에서 65 °C까지 냉각되고 저온 유체는 20에서 110 °C까지 가열된다. 총괄 열전달 계수는 800 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 140 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 130 → 65 °CTc: 20 → 110 °C
A = m²
5.어려움
길이T145 °C70 °C61.27 °C20 °CΔT₁ΔT₂대향류

뜨거운 기름(2 kg/s, cp = 2.3 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 145에서 70 °C까지 냉각된다. 기름은 20 °C로 들어오는 물 2 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 = 2 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 145 → 70 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.어려움
길이T160 °C130 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂병류

병류 이중관 열교환기에서 고온 기름(0.3 kg/s, cp = 2.1 kJ/(kg·K))이 내관을 흐르며 160 °C에서 130 °C로 냉각된다. 환형 공간의 물(1.5 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))은 20 °C로 들어간다. 내관의 지름은 40 mm이며 U = 400 W/(m²·K)는 이 지름을 기준으로 한다. 필요한 관 길이 L을(를) 구하시오.

ṁh = 0.3 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 160 → 130 °Cṁc = 1.5 kg/sTc,in = 20 °CD = 40 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m

정답표

  1. 1. Q̇ = 161.2 kW
  2. 2. ΔTlm = 24.63 K
  3. 3. A = 0.5336 m²
  4. 4. A = 5.677 m²
  5. 5. A = 3.516 m²
  6. 6. L = 3.063 m

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