정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________   날짜: ____________

1.쉬움
길이T170 °C80 °C?15 °CΔT₁ΔT₂대향류

고온 기름(1.5 kg/s, cp = 2.1 kJ/(kg·K))이 향류 열교환기에서 170 °C에서 80 °C로 냉각된다. 이 기름은 15 °C로 들어오는 물 2 kg/s(cp = 4.18 kJ/(kg·K))를 가열한다. 주위로의 열손실은 없다. 물의 출구 온도 Tc,out을(를) 구하시오.

ṁh = 1.5 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 170 → 80 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
2.쉬움
길이T105 °C60 °C?15 °CΔT₁ΔT₂대향류

고온 기름(0.5 kg/s, cp = 2.3 kJ/(kg·K))이 향류 열교환기에서 105 °C에서 60 °C로 냉각된다. 이 기름은 15 °C로 들어오는 물 3 kg/s(cp = 4.18 kJ/(kg·K))를 가열한다. 주위로의 열손실은 없다. 물의 출구 온도 Tc,out을(를) 구하시오.

ṁh = 0.5 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 105 → 60 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
3.보통
길이T105 °C30 °C60 °CΔT₁ΔT₂응축 증기

응축기에서 증기가 관 바깥쪽에서 일정한 105 °C로 응축된다. 냉각수(1.5 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))가 관 안을 흐르며 30 °C에서 60 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수는 2500 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Ts = 105 °Cṁ = 1.5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 60 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
4.보통
길이T175 °C80 °C115 °C10 °CΔT₁ΔT₂대향류

셸 앤드 튜브 열교환기(셸 1패스, 튜브 2패스)가 680 kW를 전달해야 한다. 고온 유체는 175 °C에서 80 °C로 냉각되고 저온 유체는 10 °C에서 115 °C로 가열된다. 이 배치의 LMTD 보정 계수는 F = 0.9이고 U = 800 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 680 kWF = 0.9U = 800 W/(m²·K)Th: 175 → 80 °CTc: 10 → 115 °C
A = m²
5.어려움
길이T125 °C??30 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 열교환기에서 두 유체의 열용량률이 같다: ṁ·cp = 2 kW/K. 고온 유체는 125 °C, 저온 유체는 30 °C로 들어간다. 열교환기는 A = 2 m², U = 500 W/(m²·K)이다. 고온 유체의 출구 온도 Th,out을(를) 구하시오.

Ch = Cc = 2 kW/KTh,in = 125 °CTc,in = 30 °CA = 2 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.어려움
길이T115 °C??25 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 열교환기에서 두 유체의 열용량률이 같다: ṁ·cp = 3 kW/K. 고온 유체는 115 °C, 저온 유체는 25 °C로 들어간다. 열교환기는 A = 6 m², U = 300 W/(m²·K)이다. 고온 유체의 출구 온도 Th,out을(를) 구하시오.

Ch = Cc = 3 kW/KTh,in = 115 °CTc,in = 25 °CA = 6 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C

정답표

  1. 1. Tc,out = 48.91 °C
  2. 2. Tc,out = 19.13 °C
  3. 3. A = 1.281 m²
  4. 4. A = 14.56 m²
  5. 5. Th,out = 93.33 °C
  6. 6. Th,out = 81.25 °C

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