정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________   날짜: ____________

1.쉬움
길이T85 °C30 °C55 °C10 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 열교환기의 전열 면적은 4 m², 총괄 열전달 계수는 800 W/(m²·K)이다. 고온 유체는 85 °C에서 30 °C로 냉각되고 저온 유체는 10 °C에서 55 °C로 가열된다. 열전달률 Q̇을(를) 구하시오.

A = 4 m²U = 800 W/(m²·K)Th: 85 → 30 °CTc: 10 → 55 °C
Q̇ = kW
2.쉬움
길이T170 °C50 °C65 °C30 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기에서 고온 유체는 170에서 50 °C까지 냉각되고 저온 유체는 30에서 65 °C까지 가열된다. 대수 평균 온도 차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 170 → 50 °CTc: 30 → 65 °C
ΔTlm = K
3.보통
길이T110 °C60 °C45 °C25 °CΔT₁ΔT₂대향류

셸 앤드 튜브 열교환기(셸 1패스, 튜브 2패스)가 260 kW를 전달해야 한다. 고온 유체는 110 °C에서 60 °C로 냉각되고 저온 유체는 25 °C에서 45 °C로 가열된다. 이 배치의 LMTD 보정 계수는 F = 0.95이고 U = 300 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 260 kWF = 0.95U = 300 W/(m²·K)Th: 110 → 60 °CTc: 25 → 45 °C
A = m²
4.보통
길이T180 °C155 °C50 °C20 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기가 130 kW을(를) 전달한다. 고온 유체는 180에서 155 °C까지 냉각되고 저온 유체는 20에서 50 °C까지 가열된다. 총괄 열전달 계수는 500 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 130 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 180 → 155 °CTc: 20 → 50 °C
A = m²
5.어려움
길이T140 °C75 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂병류

병류 이중관 열교환기에서 고온 기름(0.2 kg/s, cp = 2.5 kJ/(kg·K))이 내관을 흐르며 140 °C에서 75 °C로 냉각된다. 환형 공간의 물(0.5 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))은 15 °C로 들어간다. 내관의 지름은 32 mm이며 U = 250 W/(m²·K)는 이 지름을 기준으로 한다. 필요한 관 길이 L을(를) 구하시오.

ṁh = 0.2 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 140 → 75 °Cṁc = 0.5 kg/sTc,in = 15 °CD = 32 mmU = 250 W/(m²·K)
L = m
6.어려움
길이T125 °C60 °C101.5 °C30 °CΔT₁ΔT₂대향류

뜨거운 기름(2 kg/s, cp = 2.3 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 125에서 60 °C까지 냉각된다. 기름은 30 °C로 들어오는 물 1 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 = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 125 → 60 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²

정답표

  1. 1. Q̇ = 78.92 kW
  2. 2. ΔTlm = 51.26 K
  3. 3. A = 18.82 m²
  4. 4. A = 1.962 m²
  5. 5. L = 16.6 m
  6. 6. A = 22.48 m²

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