정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________ 날짜: ____________

1.쉬움

열교환기에서 에탄올 0.2 kg/s(c_p = 2.44 kJ/(kg·K))가 90 °C에서 65 °C로 냉각된다. 열전달률 Q̇을(를) 구하시오.

ṁ = 0.2 kg/sc_p = 2.44 kJ/(kg·K)T: 90 → 65 °C

Q̇ = kW

2.쉬움

고온 기름(2 kg/s, c_p = 2.5 kJ/(kg·K))이 향류 열교환기에서 170 °C에서 95 °C로 냉각된다. 이 기름은 25 °C로 들어오는 물 1 kg/s(c_p = 4.18 kJ/(kg·K))를 가열한다. 주위로의 열손실은 없다. 물의 출구 온도 T_c,out을(를) 구하시오.

ṁ_h = 2 kg/sc_p,h = 2.5 kJ/(kg·K)T_h: 170 → 95 °Cṁ_c = 1 kg/sc_p,c = 4.18 kJ/(kg·K)T_c,in = 25 °C

T_c,out = °C

3.보통

대향류 열교환기가 290 kW을(를) 전달한다. 고온 유체는 175에서 90 °C까지 냉각되고 저온 유체는 30에서 70 °C까지 가열된다. 총괄 열전달 계수는 800 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 290 kWU = 800 W/(m²·K)T_h: 175 → 90 °CT_c: 30 → 70 °C

A = m²

4.보통

향류 열교환기가 470 kW를 전달한다. 전열 면적은 8 m²이다. 고온 유체는 165 °C에서 130 °C로 냉각되고 저온 유체는 20 °C에서 110 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수 U을(를) 구하시오.

Q̇ = 470 kWA = 8 m²T_h: 165 → 130 °CT_c: 20 → 110 °C

U = W/(m²·K)

5.어려움

뜨거운 기름(1.5 kg/s, c_p = 2.3 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 150에서 40 °C까지 냉각된다. 기름은 10 °C로 들어오는 물 1.5 kg/s(c_p = 4.18 kJ/(kg·K))을(를) 가열한다. U = 1500 W/(m²·K)일 때 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

ṁ_h = 1.5 kg/sc_p,h = 2.3 kJ/(kg·K)T_h: 150 → 40 °Cṁ_c = 1.5 kg/sc_p,c = 4.18 kJ/(kg·K)T_c,in = 10 °CU = 1500 W/(m²·K)

A = m²

6.어려움

향류 이중관 열교환기에서 고온 기름(0.5 kg/s, c_p = 2.5 kJ/(kg·K))이 내관을 흐르며 155 °C에서 105 °C로 냉각된다. 환형 공간의 물(0.8 kg/s, c_p = 4.18 kJ/(kg·K))은 15 °C로 들어간다. 내관의 지름은 20 mm이며 U = 150 W/(m²·K)는 이 지름을 기준으로 한다. 필요한 관 길이 L을(를) 구하시오.

ṁ_h = 0.5 kg/sc_p,h = 2.5 kJ/(kg·K)T_h: 155 → 105 °Cṁ_c = 0.8 kg/sT_c,in = 15 °CD = 20 mmU = 150 W/(m²·K)

L = m

정답표

1. Q̇ = 12.2 kW
2. T_c,out = 114.7 °C
3. A = 4.508 m²
4. U = 740.4 W/(m²·K)
5. A = 4.982 m²
6. L = 63.23 m

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