정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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1.쉬움

고온 기름(2 kg/s, c_p = 2.1 kJ/(kg·K))이 향류 열교환기에서 120 °C에서 90 °C로 냉각된다. 이 기름은 10 °C로 들어오는 물 2 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 = 2.1 kJ/(kg·K)T_h: 120 → 90 °Cṁ_c = 2 kg/sc_p,c = 4.18 kJ/(kg·K)T_c,in = 10 °C

T_c,out = °C

2.쉬움

대향류 열교환기에서 고온 유체는 105에서 45 °C까지 냉각되고 저온 유체는 20에서 90 °C까지 가열된다. 대수 평균 온도 차 ΔT_lm을(를) 구하시오.

T_h: 105 → 45 °CT_c: 20 → 90 °C

ΔT_lm = K

3.보통

대향류 열교환기가 120 kW을(를) 전달한다. 고온 유체는 155에서 110 °C까지 냉각되고 저온 유체는 25에서 115 °C까지 가열된다. 총괄 열전달 계수는 300 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 120 kWU = 300 W/(m²·K)T_h: 155 → 110 °CT_c: 25 → 115 °C

A = m²

4.보통

셸 앤드 튜브 열교환기(셸 1패스, 튜브 2패스)가 610 kW를 전달해야 한다. 고온 유체는 150 °C에서 125 °C로 냉각되고 저온 유체는 30 °C에서 60 °C로 가열된다. 이 배치의 LMTD 보정 계수는 F = 0.95이고 U = 800 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 610 kWF = 0.95U = 800 W/(m²·K)T_h: 150 → 125 °CT_c: 30 → 60 °C

A = m²

5.어려움

뜨거운 기름(0.5 kg/s, c_p = 2.1 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 135에서 60 °C까지 냉각된다. 기름은 20 °C로 들어오는 물 2 kg/s(c_p = 4.18 kJ/(kg·K))을(를) 가열한다. U = 300 W/(m²·K)일 때 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

ṁ_h = 0.5 kg/sc_p,h = 2.1 kJ/(kg·K)T_h: 135 → 60 °Cṁ_c = 2 kg/sc_p,c = 4.18 kJ/(kg·K)T_c,in = 20 °CU = 300 W/(m²·K)

A = m²

6.어려움

뜨거운 기름(2 kg/s, c_p = 2.1 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 95에서 55 °C까지 냉각된다. 기름은 15 °C로 들어오는 물 2 kg/s(c_p = 4.18 kJ/(kg·K))을(를) 가열한다. U = 800 W/(m²·K)일 때 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

ṁ_h = 2 kg/sc_p,h = 2.1 kJ/(kg·K)T_h: 95 → 55 °Cṁ_c = 2 kg/sc_p,c = 4.18 kJ/(kg·K)T_c,in = 15 °CU = 800 W/(m²·K)

A = m²

정답표

1. T_c,out = 25.07 °C
2. ΔT_lm = 19.58 K
3. A = 6.7 m²
4. A = 8.679 m²
5. A = 3.885 m²
6. A = 4.261 m²

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