정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________   날짜: ____________

1.쉬움
길이T160 °C120 °C140 °C30 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기에서 고온 유체는 160에서 120 °C까지 냉각되고 저온 유체는 30에서 140 °C까지 가열된다. 대수 평균 온도 차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 160 → 120 °CTc: 30 → 140 °C
ΔTlm = K
2.쉬움
길이T125 °C40 °C45 °C20 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기에서 고온 유체는 125에서 40 °C까지 냉각되고 저온 유체는 20에서 45 °C까지 가열된다. 대수 평균 온도 차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 125 → 40 °CTc: 20 → 45 °C
ΔTlm = K
3.보통
길이T180 °C55 °C30 °C15 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 열교환기가 230 kW를 전달한다. 전열 면적은 15 m²이다. 고온 유체는 180 °C에서 55 °C로 냉각되고 저온 유체는 15 °C에서 30 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수 U을(를) 구하시오.

Q̇ = 230 kWA = 15 m²Th: 180 → 55 °CTc: 15 → 30 °C
U = W/(m²·K)
4.보통
길이T165 °C80 °C145 °C10 °CΔT₁ΔT₂대향류

셸 앤드 튜브 열교환기(셸 1패스, 튜브 2패스)가 310 kW를 전달해야 한다. 고온 유체는 165 °C에서 80 °C로 냉각되고 저온 유체는 10 °C에서 145 °C로 가열된다. 이 배치의 LMTD 보정 계수는 F = 0.85이고 U = 300 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 310 kWF = 0.85U = 300 W/(m²·K)Th: 165 → 80 °CTc: 10 → 145 °C
A = m²
5.어려움
길이T155 °C65 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂병류

병류 이중관 열교환기에서 고온 기름(0.8 kg/s, cp = 2.3 kJ/(kg·K))이 내관을 흐르며 155 °C에서 65 °C로 냉각된다. 환형 공간의 물(0.8 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))은 10 °C로 들어간다. 내관의 지름은 50 mm이며 U = 250 W/(m²·K)는 이 지름을 기준으로 한다. 필요한 관 길이 L을(를) 구하시오.

ṁh = 0.8 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 155 → 65 °Cṁc = 0.8 kg/sTc,in = 10 °CD = 50 mmU = 250 W/(m²·K)
L = m
6.어려움
길이T160 °C??15 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 열교환기에서 두 유체의 열용량률이 같다: ṁ·cp = 0.5 kW/K. 고온 유체는 160 °C, 저온 유체는 15 °C로 들어간다. 열교환기는 A = 0.5 m², U = 800 W/(m²·K)이다. 고온 유체의 출구 온도 Th,out을(를) 구하시오.

Ch = Cc = 0.5 kW/KTh,in = 160 °CTc,in = 15 °CA = 0.5 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C

정답표

  1. 1. ΔTlm = 46.54 K
  2. 2. ΔTlm = 43.28 K
  3. 3. U = 184.2 W/(m²·K)
  4. 4. A = 30.46 m²
  5. 5. L = 99.01 m
  6. 6. Th,out = 95.56 °C

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