정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________   날짜: ____________

1.쉬움
길이T145 °C30 °C135 °C10 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기에서 고온 유체는 145에서 30 °C까지 냉각되고 저온 유체는 10에서 135 °C까지 가열된다. 대수 평균 온도 차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 145 → 30 °CTc: 10 → 135 °C
ΔTlm = K
2.쉬움

열교환기에서 경유 0.5 kg/s(cp = 2.1 kJ/(kg·K))가 30 °C에서 65 °C로 가열된다. 열전달률 Q̇을(를) 구하시오.

ṁ = 0.5 kg/scp = 2.1 kJ/(kg·K)T: 30 → 65 °C
Q̇ = kW
3.보통
길이T100 °C10 °C40 °CΔT₁ΔT₂응축 증기

응축기에서 증기가 관 바깥쪽에서 일정한 100 °C로 응축된다. 냉각수(3 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))가 관 안을 흐르며 10 °C에서 40 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수는 1000 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Ts = 100 °Cṁ = 3 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 40 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
4.보통
길이T180 °C55 °C20 °C10 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기가 450 kW을(를) 전달한다. 고온 유체는 180에서 55 °C까지 냉각되고 저온 유체는 10에서 20 °C까지 가열된다. 총괄 열전달 계수는 300 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 450 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 180 → 55 °CTc: 10 → 20 °C
A = m²
5.어려움
길이T135 °C50 °C43.47 °C15 °CΔT₁ΔT₂대향류

뜨거운 기름(2 kg/s, cp = 2.1 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 135에서 50 °C까지 냉각된다. 기름은 15 °C로 들어오는 물 3 kg/s(cp = 4.18 kJ/(kg·K))을(를) 가열한다. U = 1500 W/(m²·K)일 때 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 135 → 50 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.어려움
길이T175 °C??20 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 열교환기에서 두 유체의 열용량률이 같다: ṁ·cp = 2 kW/K. 고온 유체는 175 °C, 저온 유체는 20 °C로 들어간다. 열교환기는 A = 4 m², U = 500 W/(m²·K)이다. 고온 유체의 출구 온도 Th,out을(를) 구하시오.

Ch = Cc = 2 kW/KTh,in = 175 °CTc,in = 20 °CA = 4 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C

정답표

  1. 1. ΔTlm = 14.43 K
  2. 2. Q̇ = 36.75 kW
  3. 3. A = 5.085 m²
  4. 4. A = 16.55 m²
  5. 5. A = 4.047 m²
  6. 6. Th,out = 97.5 °C

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