총 외부 표면적이 100ft2인 향류(countercurrent)이중관… | [9급 지방직 화학공학일반] 16년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[9급 지방직 화학공학일반] 16년 1회차

총 외부 표면적이 100ft²인 향류(countercurrent)이중관 열교환기 내에서 유체 A가 질량 유속 10,000lb/h로 흐르며 200°F에서 100°F로 냉각된다. 냉각을 위해 50°F인 유체 B가 5,000lb/h의 유속으로 열교환기에 주입될 경우 대수평균온도차(log mean temperature difference)[°F]는? (단, 유체 A와 B의 열용량은 각각 0.5Btu/(lbㆍ°F), 0.8Btu/(lbㆍ°F)이며 ln2＝0.7, 대수평균온도차 값은 소수점 첫째 자리에서 반올림한다)

해설

대수평균온도차는 약  $36\ ^{\circ}\mathrm{F}$ 이다.
먼저 열수지로 유체 B의 출구 온도를 구한다.
 $Q=10000\times0.5\times(200-100)=500000\ \mathrm{Btu\,h^{-1}}$ 
 $\Delta T_B=\dfrac{500000}{5000\times0.8}=125$ 이므로 B의 출구 온도는  $175\ ^{\circ}\mathrm{F}$ 이다.
향류이므로 양 끝의 온도차는 다음과 같다.
 $\Delta T_1=200-175=25,\quad \Delta T_2=100-50=50$ 
 $\Delta T_{lm}=\dfrac{\Delta T_2-\Delta T_1}{\ln(\Delta T_2/\Delta T_1)}=\dfrac{50-25}{\ln2}=\dfrac{25}{0.7}\approx35.7$ 
반올림하면 36 °F이다.

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