#열교환기 집중 분석
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열교환기 관련 기출 · 풀이
137회 1교시 3번1. 설비공학 이해
열교환기 대수평균온도차(LMTD)를 계산식 포함하여 설명하시오.
열교환기 성능 해석의 핵심 지표인 대수평균온도차(LMTD)는 유체의 입출구 온도만을 이용하여 열전달 구동력(온도차)을 대표하는 값으로, 병류/향류 열교환기 해석에 적용되며, 보정계수를 통해 다양한 열교환기 형태에 적용 가능하다. LMTD는 열교환기 설계 및 성능 평가에 필수적인 요소이다.
전체 해설 보기136회 4교시 5번1. 설비공학 이해
1-shell pass(저온유체), 2-tube pass(고온유체) 원통-관(shell-tube) 열교환기에서 질량유량이 1kg/s인 저온유체(비열 4.2kJ/(kg·℃))의 입구온도(T₁)가 20℃, 출구온도(T₂)가 50℃이고, 질량유량이 2.5kg/s인 고온유체(비열 3.6kJ/(kg·℃))의 입구온도(t₁)가 75℃일 때, 보정계수 F를 다음 그래프에서 찾아 필요한 열교환기 면적(m²)을 구하시오. (단, 두 유체 사이의 총괄열전달계수는 200 W/(m²·℃)이며, 열손실은 없다. 소수점 둘째 자리까지 반올림하시오.) [그래프]
본 문제는 열교환기 설계 시 필요한 열교환 면적을 계산하는 문제이다. 주어진 조건(유체의 질량유량, 비열, 입/출구 온도, 총괄열전달계수)을 이용하여 열교환량과 대수평균온도차를 계산하고, 보정계수를 적용하여 필요한 열교환기 면적을 구한다. 열교환기 설계의 기본 원리를 이해하고, 실제 계산 과정을 정확하게 수행하는 능력을 평가한다.
전체 해설 보기134회 2교시 6번1. 설비공학 이해
대향류 이중관(counter flow double pipe), 저온유체 입구온도 tᵢ = 20℃, 출구온도 tₒ = 50℃, 질량유량 ṁc = 1.6 kg/s, 비열 cₚ = 4.2 kJ/(kg℃), 고온유체 입구온도 tₕᵢ = 90℃, 질량유량 ṁh = 2.0 kg/s, 비열 cₚ = 3.6 kJ/(kg℃), 두 유체 사이의 총괄열전달계수 U = 160 W/(m²℃), 열손실은 없다고 가정할 때 다음을 구하시오. 1) 필요한 열전달 면적 A(m²)를 구하시오. 2) 동일한 유체 조건에 대하여 평행류 이중관(Parallel Flow Double Pipe)으로 열교환 할 때 필요한 열전달 면적 A(m²)를 구하시오.
본 문제는 대향류 및 평행류 이중관 열교환기의 열전달 면적을 계산하는 문제입니다. 대수평균 온도차(LMTD)법을 이용하여 각 경우에 필요한 열전달 면적을 구하고, 유체의 유동 방향에 따른 열교환기 성능 차이를 이해하는 것이 중요합니다. 열교환기 설계의 기본 원리를 숙지하고, 다양한 조건 변화에 따른 열전달 면적 변화를 예측할 수 있어야 합니다.
전체 해설 보기연관 출제 키워드
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