정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________   날짜: ____________

1.쉬움
길이T95 °C75 °C50 °C15 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 열교환기의 전열 면적은 10 m², 총괄 열전달 계수는 200 W/(m²·K)이다. 고온 유체는 95 °C에서 75 °C로 냉각되고 저온 유체는 15 °C에서 50 °C로 가열된다. 열전달률 Q̇을(를) 구하시오.

A = 10 m²U = 200 W/(m²·K)Th: 95 → 75 °CTc: 15 → 50 °C
Q̇ = kW
2.쉬움
길이T85 °C30 °C40 °C10 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기에서 고온 유체는 85에서 30 °C까지 냉각되고 저온 유체는 10에서 40 °C까지 가열된다. 대수 평균 온도 차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 85 → 30 °CTc: 10 → 40 °C
ΔTlm = K
3.보통
길이T155 °C130 °C25 °C85 °CΔT₁ΔT₂병류

병류 열교환기가 80 kW을(를) 전달한다. 고온 유체는 155에서 130 °C까지 냉각되고 저온 유체는 25에서 85 °C까지 가열된다. 총괄 열전달 계수는 800 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 80 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 155 → 130 °CTc: 25 → 85 °C
A = m²
4.보통
길이T125 °C85 °C10 °C75 °CΔT₁ΔT₂병류

병류 열교환기가 470 kW를 전달한다. 전열 면적은 8 m²이다. 고온 유체는 125 °C에서 85 °C로 냉각되고 저온 유체는 10 °C에서 75 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수 U을(를) 구하시오.

Q̇ = 470 kWA = 8 m²Th: 125 → 85 °CTc: 10 → 75 °C
U = W/(m²·K)
5.어려움
길이T130 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂응축 증기

전열 면적 1.5 m², U = 3000 W/(m²·K)인 응축기의 관 바깥쪽에서 증기가 일정한 130 °C로 응축된다. 냉각수(1.5 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))는 25 °C로 관에 들어간다. 물의 출구 온도 Tc,out을(를) 구하시오.

Ts = 130 °CA = 1.5 m²U = 3000 W/(m²·K)ṁ = 1.5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
6.어려움
길이T165 °C110 °C58.86 °C15 °CΔT₁ΔT₂대향류

뜨거운 기름(2 kg/s, cp = 2.5 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 165에서 110 °C까지 냉각된다. 기름은 15 °C로 들어오는 물 1.5 kg/s(cp = 4.18 kJ/(kg·K))을(를) 가열한다. U = 1000 W/(m²·K)일 때 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 165 → 110 °Cṁc = 1.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²

정답표

  1. 1. Q̇ = 104.3 kW
  2. 2. ΔTlm = 30.83 K
  3. 3. A = 1.248 m²
  4. 4. U = 1367 W/(m²·K)
  5. 5. Tc,out = 78.77 °C
  6. 6. A = 2.737 m²

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