정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________   날짜: ____________

1.쉬움

열교환기에서 물 0.8 kg/s(cp = 4.18 kJ/(kg·K))가 40 °C에서 90 °C로 가열된다. 열전달률 Q̇을(를) 구하시오.

ṁ = 0.8 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)T: 40 → 90 °C
Q̇ = kW
2.쉬움
길이T175 °C160 °C50 °C10 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 열교환기의 전열 면적은 20 m², 총괄 열전달 계수는 800 W/(m²·K)이다. 고온 유체는 175 °C에서 160 °C로 냉각되고 저온 유체는 10 °C에서 50 °C로 가열된다. 열전달률 Q̇을(를) 구하시오.

A = 20 m²U = 800 W/(m²·K)Th: 175 → 160 °CTc: 10 → 50 °C
Q̇ = kW
3.보통
길이T90 °C40 °C80 °C10 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 열교환기가 230 kW를 전달한다. 전열 면적은 12 m²이다. 고온 유체는 90 °C에서 40 °C로 냉각되고 저온 유체는 10 °C에서 80 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수 U을(를) 구하시오.

Q̇ = 230 kWA = 12 m²Th: 90 → 40 °CTc: 10 → 80 °C
U = W/(m²·K)
4.보통
길이T160 °C140 °C10 °C20 °CΔT₁ΔT₂병류

병류 열교환기가 260 kW을(를) 전달한다. 고온 유체는 160에서 140 °C까지 냉각되고 저온 유체는 10에서 20 °C까지 가열된다. 총괄 열전달 계수는 500 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 260 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 160 → 140 °CTc: 10 → 20 °C
A = m²
5.어려움
길이T170 °C105 °C36.77 °C15 °CΔT₁ΔT₂대향류

뜨거운 기름(2 kg/s, cp = 2.1 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 170에서 105 °C까지 냉각된다. 기름은 15 °C로 들어오는 물 3 kg/s(cp = 4.18 kJ/(kg·K))을(를) 가열한다. U = 200 W/(m²·K)일 때 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 170 → 105 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.어려움
길이T120 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂응축 증기

전열 면적 4 m², U = 1000 W/(m²·K)인 응축기의 관 바깥쪽에서 증기가 일정한 120 °C로 응축된다. 냉각수(1 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))는 15 °C로 관에 들어간다. 물의 출구 온도 Tc,out을(를) 구하시오.

Ts = 120 °CA = 4 m²U = 1000 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C

정답표

  1. 1. Q̇ = 167.2 kW
  2. 2. Q̇ = 2194 kW
  3. 3. U = 1053 W/(m²·K)
  4. 4. A = 3.868 m²
  5. 5. A = 12.39 m²
  6. 6. Tc,out = 79.67 °C

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