정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________   날짜: ____________

1.쉬움
길이T170 °C140 °C160 °C20 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기에서 고온 유체는 170에서 140 °C까지 냉각되고 저온 유체는 20에서 160 °C까지 가열된다. 대수 평균 온도 차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 170 → 140 °CTc: 20 → 160 °C
ΔTlm = K
2.쉬움
길이T85 °C50 °C75 °C30 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 열교환기의 전열 면적은 2 m², 총괄 열전달 계수는 1000 W/(m²·K)이다. 고온 유체는 85 °C에서 50 °C로 냉각되고 저온 유체는 30 °C에서 75 °C로 가열된다. 열전달률 Q̇을(를) 구하시오.

A = 2 m²U = 1000 W/(m²·K)Th: 85 → 50 °CTc: 30 → 75 °C
Q̇ = kW
3.보통
길이T100 °C25 °C90 °CΔT₁ΔT₂응축 증기

응축기에서 증기가 관 바깥쪽에서 일정한 100 °C로 응축된다. 냉각수(4 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))가 관 안을 흐르며 25 °C에서 90 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수는 1500 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Ts = 100 °Cṁ = 4 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 25 → 90 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
4.보통
길이T100 °C80 °C65 °C30 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기가 460 kW을(를) 전달한다. 고온 유체는 100에서 80 °C까지 냉각되고 저온 유체는 30에서 65 °C까지 가열된다. 총괄 열전달 계수는 500 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 460 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 100 → 80 °CTc: 30 → 65 °C
A = m²
5.어려움
길이T90 °C60 °C?10 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 이중관 열교환기에서 고온 기름(1 kg/s, cp = 2.3 kJ/(kg·K))이 내관을 흐르며 90 °C에서 60 °C로 냉각된다. 환형 공간의 물(0.5 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))은 10 °C로 들어간다. 내관의 지름은 20 mm이며 U = 150 W/(m²·K)는 이 지름을 기준으로 한다. 필요한 관 길이 L을(를) 구하시오.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 90 → 60 °Cṁc = 0.5 kg/sTc,in = 10 °CD = 20 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m
6.어려움
길이T125 °C75 °C58.49 °C25 °CΔT₁ΔT₂대향류

뜨거운 기름(2 kg/s, cp = 2.1 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 125에서 75 °C까지 냉각된다. 기름은 25 °C로 들어오는 물 1.5 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 = 2 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 125 → 75 °Cṁc = 1.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

정답표

  1. 1. ΔTlm = 44.27 K
  2. 2. Q̇ = 28.85 kW
  3. 3. A = 22.46 m²
  4. 4. A = 21.88 m²
  5. 5. L = 151 m
  6. 6. A = 12.1 m²

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