정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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1.쉬움

열교환기에서 물 3 kg/s(cp = 4.18 kJ/(kg·K))가 80 °C에서 45 °C로 냉각된다. 열전달률 Q̇을(를) 구하시오.

ṁ = 3 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)T: 80 → 45 °C
Q̇ = kW
2.쉬움
길이T90 °C50 °C40 °C25 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기에서 고온 유체는 90에서 50 °C까지 냉각되고 저온 유체는 25에서 40 °C까지 가열된다. 대수 평균 온도 차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 90 → 50 °CTc: 25 → 40 °C
ΔTlm = K
3.보통
길이T115 °C80 °C25 °C75 °CΔT₁ΔT₂병류

병류 열교환기가 190 kW를 전달한다. 전열 면적은 2 m²이다. 고온 유체는 115 °C에서 80 °C로 냉각되고 저온 유체는 25 °C에서 75 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수 U을(를) 구하시오.

Q̇ = 190 kWA = 2 m²Th: 115 → 80 °CTc: 25 → 75 °C
U = W/(m²·K)
4.보통
길이T110 °C85 °C10 °C30 °CΔT₁ΔT₂병류

병류 열교환기가 360 kW를 전달한다. 전열 면적은 6 m²이다. 고온 유체는 110 °C에서 85 °C로 냉각되고 저온 유체는 10 °C에서 30 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수 U을(를) 구하시오.

Q̇ = 360 kWA = 6 m²Th: 110 → 85 °CTc: 10 → 30 °C
U = W/(m²·K)
5.어려움
길이T125 °C65 °C36 °C25 °CΔT₁ΔT₂대향류

뜨거운 기름(0.5 kg/s, cp = 2.3 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 125에서 65 °C까지 냉각된다. 기름은 25 °C로 들어오는 물 1.5 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 = 0.5 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 125 → 65 °Cṁc = 1.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.어려움
길이T105 °C80 °C69.81 °C10 °CΔT₁ΔT₂대향류

뜨거운 기름(2 kg/s, cp = 2.5 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 105에서 80 °C까지 냉각된다. 기름은 10 °C로 들어오는 물 0.5 kg/s(cp = 4.18 kJ/(kg·K))을(를) 가열한다. U = 300 W/(m²·K)일 때 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 105 → 80 °Cṁc = 0.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

정답표

  1. 1. Q̇ = 438.9 kW
  2. 2. ΔTlm = 36.07 K
  3. 3. U = 3230 W/(m²·K)
  4. 4. U = 797.1 W/(m²·K)
  5. 5. A = 5.631 m²
  6. 6. A = 8.232 m²

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