정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________   날짜: ____________

1.쉬움
길이T140 °C40 °C60 °C25 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기에서 고온 유체는 140에서 40 °C까지 냉각되고 저온 유체는 25에서 60 °C까지 가열된다. 대수 평균 온도 차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 140 → 40 °CTc: 25 → 60 °C
ΔTlm = K
2.쉬움
길이T175 °C155 °C20 °C60 °CΔT₁ΔT₂병류

병류 열교환기에서 고온 유체는 175 °C에서 155 °C로 냉각되고 저온 유체는 20 °C에서 60 °C로 가열된다. 대수 평균 온도차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 175 → 155 °CTc: 20 → 60 °C
ΔTlm = K
3.보통
길이T100 °C60 °C90 °C30 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기가 220 kW을(를) 전달한다. 고온 유체는 100에서 60 °C까지 냉각되고 저온 유체는 30에서 90 °C까지 가열된다. 총괄 열전달 계수는 500 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 220 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 100 → 60 °CTc: 30 → 90 °C
A = m²
4.보통
길이T110 °C35 °C100 °C10 °CΔT₁ΔT₂대향류

셸 앤드 튜브 열교환기(셸 1패스, 튜브 2패스)가 590 kW를 전달해야 한다. 고온 유체는 110 °C에서 35 °C로 냉각되고 저온 유체는 10 °C에서 100 °C로 가열된다. 이 배치의 LMTD 보정 계수는 F = 0.88이고 U = 800 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 590 kWF = 0.88U = 800 W/(m²·K)Th: 110 → 35 °CTc: 10 → 100 °C
A = m²
5.어려움
길이T130 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂응축 증기

전열 면적 2.5 m², U = 2500 W/(m²·K)인 응축기의 관 바깥쪽에서 증기가 일정한 130 °C로 응축된다. 냉각수(1 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))는 25 °C로 관에 들어간다. 물의 출구 온도 Tc,out을(를) 구하시오.

Ts = 130 °CA = 2.5 m²U = 2500 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
6.어려움
길이T105 °C55 °C33.76 °C20 °CΔT₁ΔT₂대향류

뜨거운 기름(1.5 kg/s, cp = 2.3 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 105에서 55 °C까지 냉각된다. 기름은 20 °C로 들어오는 물 3 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 = 1.5 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 105 → 55 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

정답표

  1. 1. ΔTlm = 38.83 K
  2. 2. ΔTlm = 122.6 K
  3. 3. A = 24.17 m²
  4. 4. A = 51.19 m²
  5. 5. Tc,out = 106.5 °C
  6. 6. A = 11.28 m²

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