정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________   날짜: ____________

1.쉬움
길이T175 °C65 °C80 °C10 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기에서 고온 유체는 175에서 65 °C까지 냉각되고 저온 유체는 10에서 80 °C까지 가열된다. 대수 평균 온도 차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 175 → 65 °CTc: 10 → 80 °C
ΔTlm = K
2.쉬움
길이T145 °C105 °C110 °C15 °CΔT₁ΔT₂대향류

대향류 열교환기에서 고온 유체는 145에서 105 °C까지 냉각되고 저온 유체는 15에서 110 °C까지 가열된다. 대수 평균 온도 차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 145 → 105 °CTc: 15 → 110 °C
ΔTlm = K
3.보통
길이T105 °C15 °C35 °CΔT₁ΔT₂응축 증기

응축기에서 증기가 관 바깥쪽에서 일정한 105 °C로 응축된다. 냉각수(0.5 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))가 관 안을 흐르며 15 °C에서 35 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수는 3000 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Ts = 105 °Cṁ = 0.5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 35 °CU = 3000 W/(m²·K)
A = m²
4.보통
길이T165 °C75 °C140 °C15 °CΔT₁ΔT₂대향류

셸 앤드 튜브 열교환기(셸 1패스, 튜브 2패스)가 650 kW를 전달해야 한다. 고온 유체는 165 °C에서 75 °C로 냉각되고 저온 유체는 15 °C에서 140 °C로 가열된다. 이 배치의 LMTD 보정 계수는 F = 0.8이고 U = 500 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 650 kWF = 0.8U = 500 W/(m²·K)Th: 165 → 75 °CTc: 15 → 140 °C
A = m²
5.어려움
길이T150 °C90 °C63.01 °C30 °CΔT₁ΔT₂대향류

뜨거운 기름(2 kg/s, cp = 2.3 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 150에서 90 °C까지 냉각된다. 기름은 30 °C로 들어오는 물 2 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 = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 150 → 90 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.어려움
길이T120 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂응축 증기

전열 면적 1.5 m², U = 3000 W/(m²·K)인 응축기의 관 바깥쪽에서 증기가 일정한 120 °C로 응축된다. 냉각수(2 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))는 20 °C로 관에 들어간다. 물의 출구 온도 Tc,out을(를) 구하시오.

Ts = 120 °CA = 1.5 m²U = 3000 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C

정답표

  1. 1. ΔTlm = 73.19 K
  2. 2. ΔTlm = 58.23 K
  3. 3. A = 0.1751 m²
  4. 4. A = 40.65 m²
  5. 5. A = 2.532 m²
  6. 6. Tc,out = 61.62 °C

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