정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________   날짜: ____________

1.쉬움
길이T130 °C50 °C85 °C30 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기에서 고온 유체는 130에서 50 °C까지 냉각되고 저온 유체는 30에서 85 °C까지 가열된다. 대수 평균 온도 차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 130 → 50 °CTc: 30 → 85 °C
ΔTlm = K
2.쉬움
길이T105 °C55 °C?25 °CΔT₁ΔT₂대향류

고온 기름(1 kg/s, cp = 2.5 kJ/(kg·K))이 향류 열교환기에서 105 °C에서 55 °C로 냉각된다. 이 기름은 25 °C로 들어오는 물 1.5 kg/s(cp = 4.18 kJ/(kg·K))를 가열한다. 주위로의 열손실은 없다. 물의 출구 온도 Tc,out을(를) 구하시오.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 105 → 55 °Cṁc = 1.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
3.보통
길이T180 °C40 °C165 °C20 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 열교환기가 250 kW를 전달한다. 전열 면적은 20 m²이다. 고온 유체는 180 °C에서 40 °C로 냉각되고 저온 유체는 20 °C에서 165 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수 U을(를) 구하시오.

Q̇ = 250 kWA = 20 m²Th: 180 → 40 °CTc: 20 → 165 °C
U = W/(m²·K)
4.보통
길이T100 °C25 °C40 °CΔT₁ΔT₂응축 증기

응축기에서 증기가 관 바깥쪽에서 일정한 100 °C로 응축된다. 냉각수(1 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))가 관 안을 흐르며 25 °C에서 40 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수는 3500 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Ts = 100 °Cṁ = 1 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 25 → 40 °CU = 3500 W/(m²·K)
A = m²
5.어려움
길이T85 °C??10 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 열교환기에서 두 유체의 열용량률이 같다: ṁ·cp = 1 kW/K. 고온 유체는 85 °C, 저온 유체는 10 °C로 들어간다. 열교환기는 A = 6 m², U = 300 W/(m²·K)이다. 고온 유체의 출구 온도 Th,out을(를) 구하시오.

Ch = Cc = 1 kW/KTh,in = 85 °CTc,in = 10 °CA = 6 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.어려움
길이T150 °C85 °C?15 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 이중관 열교환기에서 고온 기름(0.8 kg/s, cp = 2.5 kJ/(kg·K))이 내관을 흐르며 150 °C에서 85 °C로 냉각된다. 환형 공간의 물(1.5 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))은 15 °C로 들어간다. 내관의 지름은 40 mm이며 U = 200 W/(m²·K)는 이 지름을 기준으로 한다. 필요한 관 길이 L을(를) 구하시오.

ṁh = 0.8 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 150 → 85 °Cṁc = 1.5 kg/sTc,in = 15 °CD = 40 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m

정답표

  1. 1. ΔTlm = 30.83 K
  2. 2. Tc,out = 44.94 °C
  3. 3. U = 719.2 W/(m²·K)
  4. 4. A = 0.2665 m²
  5. 5. Th,out = 36.79 °C
  6. 6. L = 57.26 m

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