정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________   날짜: ____________

1.쉬움
길이T80 °C45 °C45 °C20 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기에서 고온 유체는 80에서 45 °C까지 냉각되고 저온 유체는 20에서 45 °C까지 가열된다. 대수 평균 온도 차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 80 → 45 °CTc: 20 → 45 °C
ΔTlm = K
2.쉬움
길이T120 °C60 °C15 °C55 °CΔT₁ΔT₂병류

병류 열교환기에서 고온 유체는 120 °C에서 60 °C로 냉각되고 저온 유체는 15 °C에서 55 °C로 가열된다. 대수 평균 온도차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 120 → 60 °CTc: 15 → 55 °C
ΔTlm = K
3.보통
길이T130 °C95 °C70 °C15 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기가 340 kW을(를) 전달한다. 고온 유체는 130에서 95 °C까지 냉각되고 저온 유체는 15에서 70 °C까지 가열된다. 총괄 열전달 계수는 800 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 340 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 130 → 95 °CTc: 15 → 70 °C
A = m²
4.보통
길이T165 °C50 °C95 °C25 °CΔT₁ΔT₂대향류

셸 앤드 튜브 열교환기(셸 1패스, 튜브 2패스)가 90 kW를 전달해야 한다. 고온 유체는 165 °C에서 50 °C로 냉각되고 저온 유체는 25 °C에서 95 °C로 가열된다. 이 배치의 LMTD 보정 계수는 F = 0.9이고 U = 300 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 90 kWF = 0.9U = 300 W/(m²·K)Th: 165 → 50 °CTc: 25 → 95 °C
A = m²
5.어려움
길이T100 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂응축 증기

전열 면적 1.5 m², U = 3000 W/(m²·K)인 응축기의 관 바깥쪽에서 증기가 일정한 100 °C로 응축된다. 냉각수(3 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))는 15 °C로 관에 들어간다. 물의 출구 온도 Tc,out을(를) 구하시오.

Ts = 100 °CA = 1.5 m²U = 3000 W/(m²·K)ṁ = 3 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
6.어려움
길이T100 °C??10 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 열교환기에서 두 유체의 열용량률이 같다: ṁ·cp = 1 kW/K. 고온 유체는 100 °C, 저온 유체는 10 °C로 들어간다. 열교환기는 A = 1 m², U = 300 W/(m²·K)이다. 고온 유체의 출구 온도 Th,out을(를) 구하시오.

Ch = Cc = 1 kW/KTh,in = 100 °CTc,in = 10 °CA = 1 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C

정답표

  1. 1. ΔTlm = 29.72 K
  2. 2. ΔTlm = 32.85 K
  3. 3. A = 6.113 m²
  4. 4. A = 7.627 m²
  5. 5. Tc,out = 40.63 °C
  6. 6. Th,out = 79.23 °C

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