정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________   날짜: ____________

1.쉬움
길이T135 °C80 °C45 °C30 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 열교환기의 전열 면적은 15 m², 총괄 열전달 계수는 200 W/(m²·K)이다. 고온 유체는 135 °C에서 80 °C로 냉각되고 저온 유체는 30 °C에서 45 °C로 가열된다. 열전달률 Q̇을(를) 구하시오.

A = 15 m²U = 200 W/(m²·K)Th: 135 → 80 °CTc: 30 → 45 °C
Q̇ = kW
2.쉬움
길이T140 °C60 °C100 °C25 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 열교환기의 전열 면적은 8 m², 총괄 열전달 계수는 500 W/(m²·K)이다. 고온 유체는 140 °C에서 60 °C로 냉각되고 저온 유체는 25 °C에서 100 °C로 가열된다. 열전달률 Q̇을(를) 구하시오.

A = 8 m²U = 500 W/(m²·K)Th: 140 → 60 °CTc: 25 → 100 °C
Q̇ = kW
3.보통
길이T120 °C10 °C95 °CΔT₁ΔT₂응축 증기

응축기에서 증기가 관 바깥쪽에서 일정한 120 °C로 응축된다. 냉각수(4 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))가 관 안을 흐르며 10 °C에서 95 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수는 2000 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Ts = 120 °Cṁ = 4 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 95 °CU = 2000 W/(m²·K)
A = m²
4.보통
길이T155 °C110 °C125 °C30 °CΔT₁ΔT₂대향류

셸 앤드 튜브 열교환기(셸 1패스, 튜브 2패스)가 310 kW를 전달해야 한다. 고온 유체는 155 °C에서 110 °C로 냉각되고 저온 유체는 30 °C에서 125 °C로 가열된다. 이 배치의 LMTD 보정 계수는 F = 0.85이고 U = 500 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 310 kWF = 0.85U = 500 W/(m²·K)Th: 155 → 110 °CTc: 30 → 125 °C
A = m²
5.어려움
길이T80 °C55 °C71.27 °C30 °CΔT₁ΔT₂대향류

뜨거운 기름(1.5 kg/s, cp = 2.3 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 80에서 55 °C까지 냉각된다. 기름은 30 °C로 들어오는 물 0.5 kg/s(cp = 4.18 kJ/(kg·K))을(를) 가열한다. U = 200 W/(m²·K)일 때 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

ṁh = 1.5 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 80 → 55 °Cṁc = 0.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.어려움
길이T80 °C60 °C74.02 °C30 °CΔT₁ΔT₂대향류

뜨거운 기름(2 kg/s, cp = 2.3 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 80에서 60 °C까지 냉각된다. 기름은 30 °C로 들어오는 물 0.5 kg/s(cp = 4.18 kJ/(kg·K))을(를) 가열한다. U = 200 W/(m²·K)일 때 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 80 → 60 °Cṁc = 0.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²

정답표

  1. 1. Q̇ = 204.2 kW
  2. 2. Q̇ = 149.8 kW
  3. 3. A = 12.39 m²
  4. 4. A = 14.31 m²
  5. 5. A = 27.88 m²
  6. 6. A = 30.88 m²

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