정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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1.쉬움

열교환기에서 에탄올 0.8 kg/s(cp = 2.44 kJ/(kg·K))가 15 °C에서 85 °C로 가열된다. 열전달률 Q̇을(를) 구하시오.

ṁ = 0.8 kg/scp = 2.44 kJ/(kg·K)T: 15 → 85 °C
Q̇ = kW
2.쉬움
길이T130 °C90 °C100 °C25 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기에서 고온 유체는 130에서 90 °C까지 냉각되고 저온 유체는 25에서 100 °C까지 가열된다. 대수 평균 온도 차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 130 → 90 °CTc: 25 → 100 °C
ΔTlm = K
3.보통
길이T140 °C110 °C65 °C15 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기가 490 kW을(를) 전달한다. 고온 유체는 140에서 110 °C까지 냉각되고 저온 유체는 15에서 65 °C까지 가열된다. 총괄 열전달 계수는 300 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 490 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 140 → 110 °CTc: 15 → 65 °C
A = m²
4.보통
길이T125 °C50 °C10 °C35 °CΔT₁ΔT₂병류

병류 열교환기가 360 kW를 전달한다. 전열 면적은 2 m²이다. 고온 유체는 125 °C에서 50 °C로 냉각되고 저온 유체는 10 °C에서 35 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수 U을(를) 구하시오.

Q̇ = 360 kWA = 2 m²Th: 125 → 50 °CTc: 10 → 35 °C
U = W/(m²·K)
5.어려움
길이T100 °C30 °C?ΔT₁ΔT₂응축 증기

전열 면적 2 m², U = 2500 W/(m²·K)인 응축기의 관 바깥쪽에서 증기가 일정한 100 °C로 응축된다. 냉각수(1.5 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))는 30 °C로 관에 들어간다. 물의 출구 온도 Tc,out을(를) 구하시오.

Ts = 100 °CA = 2 m²U = 2500 W/(m²·K)ṁ = 1.5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
6.어려움
길이T145 °C90 °C?25 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 이중관 열교환기에서 고온 기름(1 kg/s, cp = 2.3 kJ/(kg·K))이 내관을 흐르며 145 °C에서 90 °C로 냉각된다. 환형 공간의 물(0.3 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))은 25 °C로 들어간다. 내관의 지름은 20 mm이며 U = 250 W/(m²·K)는 이 지름을 기준으로 한다. 필요한 관 길이 L을(를) 구하시오.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 145 → 90 °Cṁc = 0.3 kg/sTc,in = 25 °CD = 20 mmU = 250 W/(m²·K)
L = m

정답표

  1. 1. Q̇ = 136.6 kW
  2. 2. ΔTlm = 45.27 K
  3. 3. A = 19.31 m²
  4. 4. U = 3666 W/(m²·K)
  5. 5. Tc,out = 68.47 °C
  6. 6. L = 214.8 m

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