정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________ 날짜: ____________

1.쉬움

고온 기름(0.5 kg/s, c_p = 2.3 kJ/(kg·K))이 향류 열교환기에서 145 °C에서 75 °C로 냉각된다. 이 기름은 25 °C로 들어오는 물 3 kg/s(c_p = 4.18 kJ/(kg·K))를 가열한다. 주위로의 열손실은 없다. 물의 출구 온도 T_c,out을(를) 구하시오.

ṁ_h = 0.5 kg/sc_p,h = 2.3 kJ/(kg·K)T_h: 145 → 75 °Cṁ_c = 3 kg/sc_p,c = 4.18 kJ/(kg·K)T_c,in = 25 °C

T_c,out = °C

2.쉬움

대향류 열교환기에서 고온 유체는 180에서 60 °C까지 냉각되고 저온 유체는 30에서 130 °C까지 가열된다. 대수 평균 온도 차 ΔT_lm을(를) 구하시오.

T_h: 180 → 60 °CT_c: 30 → 130 °C

ΔT_lm = K

3.보통

병류 열교환기가 500 kW을(를) 전달한다. 고온 유체는 115에서 80 °C까지 냉각되고 저온 유체는 15에서 75 °C까지 가열된다. 총괄 열전달 계수는 1000 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 500 kWU = 1000 W/(m²·K)T_h: 115 → 80 °CT_c: 15 → 75 °C

A = m²

4.보통

향류 열교환기가 330 kW를 전달한다. 전열 면적은 8 m²이다. 고온 유체는 175 °C에서 85 °C로 냉각되고 저온 유체는 30 °C에서 155 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수 U을(를) 구하시오.

Q̇ = 330 kWA = 8 m²T_h: 175 → 85 °CT_c: 30 → 155 °C

U = W/(m²·K)

5.어려움

향류 이중관 열교환기에서 고온 기름(0.3 kg/s, c_p = 2.3 kJ/(kg·K))이 내관을 흐르며 110 °C에서 70 °C로 냉각된다. 환형 공간의 물(1.5 kg/s, c_p = 4.18 kJ/(kg·K))은 15 °C로 들어간다. 내관의 지름은 40 mm이며 U = 300 W/(m²·K)는 이 지름을 기준으로 한다. 필요한 관 길이 L을(를) 구하시오.

ṁ_h = 0.3 kg/sc_p,h = 2.3 kJ/(kg·K)T_h: 110 → 70 °Cṁ_c = 1.5 kg/sT_c,in = 15 °CD = 40 mmU = 300 W/(m²·K)

L = m

6.어려움

향류 이중관 열교환기에서 고온 기름(0.8 kg/s, c_p = 2.3 kJ/(kg·K))이 내관을 흐르며 105 °C에서 55 °C로 냉각된다. 환형 공간의 물(0.8 kg/s, c_p = 4.18 kJ/(kg·K))은 15 °C로 들어간다. 내관의 지름은 40 mm이며 U = 150 W/(m²·K)는 이 지름을 기준으로 한다. 필요한 관 길이 L을(를) 구하시오.

ṁ_h = 0.8 kg/sc_p,h = 2.3 kJ/(kg·K)T_h: 105 → 55 °Cṁ_c = 0.8 kg/sT_c,in = 15 °CD = 40 mmU = 150 W/(m²·K)

L = m

정답표

1. T_c,out = 31.42 °C
2. ΔT_lm = 39.15 K
3. A = 15.77 m²
4. U = 1192 W/(m²·K)
5. L = 10.26 m
6. L = 96.82 m

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