정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________   날짜: ____________

1.쉬움
길이T110 °C85 °C25 °C50 °CΔT₁ΔT₂병류

병류 열교환기에서 고온 유체는 110 °C에서 85 °C로 냉각되고 저온 유체는 25 °C에서 50 °C로 가열된다. 대수 평균 온도차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 110 → 85 °CTc: 25 → 50 °C
ΔTlm = K
2.쉬움
길이T150 °C120 °C?25 °CΔT₁ΔT₂대향류

고온 기름(0.5 kg/s, cp = 2.5 kJ/(kg·K))이 향류 열교환기에서 150 °C에서 120 °C로 냉각된다. 이 기름은 25 °C로 들어오는 물 1 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 = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 150 → 120 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
3.보통
길이T130 °C95 °C20 °C30 °CΔT₁ΔT₂병류

병류 열교환기가 340 kW을(를) 전달한다. 고온 유체는 130에서 95 °C까지 냉각되고 저온 유체는 20에서 30 °C까지 가열된다. 총괄 열전달 계수는 200 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 340 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 130 → 95 °CTc: 20 → 30 °C
A = m²
4.보통
길이T105 °C15 °C70 °CΔT₁ΔT₂응축 증기

응축기에서 증기가 관 바깥쪽에서 일정한 105 °C로 응축된다. 냉각수(1 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))가 관 안을 흐르며 15 °C에서 70 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수는 2000 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Ts = 105 °Cṁ = 1 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 70 °CU = 2000 W/(m²·K)
A = m²
5.어려움
길이T150 °C??30 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 열교환기에서 두 유체의 열용량률이 같다: ṁ·cp = 3 kW/K. 고온 유체는 150 °C, 저온 유체는 30 °C로 들어간다. 열교환기는 A = 5 m², U = 300 W/(m²·K)이다. 고온 유체의 출구 온도 Th,out을(를) 구하시오.

Ch = Cc = 3 kW/KTh,in = 150 °CTc,in = 30 °CA = 5 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.어려움
길이T165 °C95 °C68.52 °C30 °CΔT₁ΔT₂대향류

뜨거운 기름(1 kg/s, cp = 2.3 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 165에서 95 °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 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 165 → 95 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²

정답표

  1. 1. ΔTlm = 56.35 K
  2. 2. Tc,out = 33.97 °C
  3. 3. A = 19.87 m²
  4. 4. A = 1.974 m²
  5. 5. Th,out = 110 °C
  6. 6. A = 2.525 m²

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