정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________   날짜: ____________

1.쉬움
길이T145 °C80 °C120 °C10 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 열교환기의 전열 면적은 2 m², 총괄 열전달 계수는 1000 W/(m²·K)이다. 고온 유체는 145 °C에서 80 °C로 냉각되고 저온 유체는 10 °C에서 120 °C로 가열된다. 열전달률 Q̇을(를) 구하시오.

A = 2 m²U = 1000 W/(m²·K)Th: 145 → 80 °CTc: 10 → 120 °C
Q̇ = kW
2.쉬움
길이T110 °C95 °C95 °C25 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기에서 고온 유체는 110에서 95 °C까지 냉각되고 저온 유체는 25에서 95 °C까지 가열된다. 대수 평균 온도 차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 110 → 95 °CTc: 25 → 95 °C
ΔTlm = K
3.보통
길이T115 °C35 °C55 °C10 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기가 160 kW을(를) 전달한다. 고온 유체는 115에서 35 °C까지 냉각되고 저온 유체는 10에서 55 °C까지 가열된다. 총괄 열전달 계수는 800 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 160 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 115 → 35 °CTc: 10 → 55 °C
A = m²
4.보통
길이T155 °C105 °C140 °C30 °CΔT₁ΔT₂대향류

셸 앤드 튜브 열교환기(셸 1패스, 튜브 2패스)가 600 kW를 전달해야 한다. 고온 유체는 155 °C에서 105 °C로 냉각되고 저온 유체는 30 °C에서 140 °C로 가열된다. 이 배치의 LMTD 보정 계수는 F = 0.95이고 U = 300 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 600 kWF = 0.95U = 300 W/(m²·K)Th: 155 → 105 °CTc: 30 → 140 °C
A = m²
5.어려움
길이T140 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂응축 증기

전열 면적 3 m², U = 1500 W/(m²·K)인 응축기의 관 바깥쪽에서 증기가 일정한 140 °C로 응축된다. 냉각수(3 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))는 10 °C로 관에 들어간다. 물의 출구 온도 Tc,out을(를) 구하시오.

Ts = 140 °CA = 3 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 3 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
6.어려움
길이T175 °C115 °C158.5 °C15 °CΔT₁ΔT₂대향류

뜨거운 기름(2 kg/s, cp = 2.5 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 175에서 115 °C까지 냉각된다. 기름은 15 °C로 들어오는 물 0.5 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 = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 175 → 115 °Cṁc = 0.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²

정답표

  1. 1. Q̇ = 87.41 kW
  2. 2. ΔTlm = 35.7 K
  3. 3. A = 5.003 m²
  4. 4. A = 56.47 m²
  5. 5. Tc,out = 49.2 °C
  6. 6. A = 4.32 m²

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