정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________   날짜: ____________

1.쉬움
길이T90 °C70 °C60 °C10 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기에서 고온 유체는 90에서 70 °C까지 냉각되고 저온 유체는 10에서 60 °C까지 가열된다. 대수 평균 온도 차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 90 → 70 °CTc: 10 → 60 °C
ΔTlm = K
2.쉬움
길이T150 °C50 °C80 °C15 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기에서 고온 유체는 150에서 50 °C까지 냉각되고 저온 유체는 15에서 80 °C까지 가열된다. 대수 평균 온도 차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 150 → 50 °CTc: 15 → 80 °C
ΔTlm = K
3.보통
길이T140 °C15 °C110 °CΔT₁ΔT₂응축 증기

응축기에서 증기가 관 바깥쪽에서 일정한 140 °C로 응축된다. 냉각수(1 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))가 관 안을 흐르며 15 °C에서 110 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수는 1000 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Ts = 140 °Cṁ = 1 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 110 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
4.보통
길이T155 °C110 °C105 °C20 °CΔT₁ΔT₂대향류

셸 앤드 튜브 열교환기(셸 1패스, 튜브 2패스)가 410 kW를 전달해야 한다. 고온 유체는 155 °C에서 110 °C로 냉각되고 저온 유체는 20 °C에서 105 °C로 가열된다. 이 배치의 LMTD 보정 계수는 F = 0.8이고 U = 300 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 410 kWF = 0.8U = 300 W/(m²·K)Th: 155 → 110 °CTc: 20 → 105 °C
A = m²
5.어려움
길이T180 °C145 °C85.33 °C15 °CΔT₁ΔT₂대향류

뜨거운 기름(2 kg/s, cp = 2.1 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 180에서 145 °C까지 냉각된다. 기름은 15 °C로 들어오는 물 0.5 kg/s(cp = 4.18 kJ/(kg·K))을(를) 가열한다. U = 500 W/(m²·K)일 때 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 180 → 145 °Cṁc = 0.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.어려움
길이T180 °C??25 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 열교환기에서 두 유체의 열용량률이 같다: ṁ·cp = 3 kW/K. 고온 유체는 180 °C, 저온 유체는 25 °C로 들어간다. 열교환기는 A = 6 m², U = 500 W/(m²·K)이다. 고온 유체의 출구 온도 Th,out을(를) 구하시오.

Ch = Cc = 3 kW/KTh,in = 180 °CTc,in = 25 °CA = 6 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C

정답표

  1. 1. ΔTlm = 43.28 K
  2. 2. ΔTlm = 50.49 K
  3. 3. A = 5.965 m²
  4. 4. A = 25.1 m²
  5. 5. A = 2.639 m²
  6. 6. Th,out = 102.5 °C

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