정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________   날짜: ____________

1.쉬움

열교환기에서 에탄올 1 kg/s(cp = 2.44 kJ/(kg·K))가 110 °C에서 25 °C로 냉각된다. 열전달률 Q̇을(를) 구하시오.

ṁ = 1 kg/scp = 2.44 kJ/(kg·K)T: 110 → 25 °C
Q̇ = kW
2.쉬움
길이T105 °C60 °C15 °C50 °CΔT₁ΔT₂병류

병류 열교환기에서 고온 유체는 105 °C에서 60 °C로 냉각되고 저온 유체는 15 °C에서 50 °C로 가열된다. 대수 평균 온도차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 105 → 60 °CTc: 15 → 50 °C
ΔTlm = K
3.보통
길이T180 °C145 °C130 °C30 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기가 420 kW을(를) 전달한다. 고온 유체는 180에서 145 °C까지 냉각되고 저온 유체는 30에서 130 °C까지 가열된다. 총괄 열전달 계수는 300 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 420 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 180 → 145 °CTc: 30 → 130 °C
A = m²
4.보통
길이T110 °C95 °C70 °C10 °CΔT₁ΔT₂대향류

셸 앤드 튜브 열교환기(셸 1패스, 튜브 2패스)가 390 kW를 전달해야 한다. 고온 유체는 110 °C에서 95 °C로 냉각되고 저온 유체는 10 °C에서 70 °C로 가열된다. 이 배치의 LMTD 보정 계수는 F = 0.92이고 U = 800 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 390 kWF = 0.92U = 800 W/(m²·K)Th: 110 → 95 °CTc: 10 → 70 °C
A = m²
5.어려움
길이T160 °C85 °C?25 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 이중관 열교환기에서 고온 기름(0.3 kg/s, cp = 2.3 kJ/(kg·K))이 내관을 흐르며 160 °C에서 85 °C로 냉각된다. 환형 공간의 물(0.5 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))은 25 °C로 들어간다. 내관의 지름은 32 mm이며 U = 400 W/(m²·K)는 이 지름을 기준으로 한다. 필요한 관 길이 L을(를) 구하시오.

ṁh = 0.3 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 160 → 85 °Cṁc = 0.5 kg/sTc,in = 25 °CD = 32 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m
6.어려움
길이T180 °C105 °C91.9 °C30 °CΔT₁ΔT₂대향류

뜨거운 기름(1.5 kg/s, cp = 2.3 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 180에서 105 °C까지 냉각된다. 기름은 30 °C로 들어오는 물 1 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 = 1.5 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 180 → 105 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²

정답표

  1. 1. Q̇ = 207.4 kW
  2. 2. ΔTlm = 36.41 K
  3. 3. A = 17.94 m²
  4. 4. A = 8.876 m²
  5. 5. L = 15.58 m
  6. 6. A = 3.975 m²

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