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대향류 열교환기에서 고온 유체의 온도는 TH1에서 TH2로, 저온 유체… | [에너지관리기사 필기] 22년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[에너지관리기사 필기] 22년 1회차
대향류 열교환기에서 고온 유체의 온도는 TH1에서 TH2로, 저온 유체의 온도는 TC1에서 TC2로 열교환에 의해 변화된다. 열교환기의 대수평균온도차(LMTD)를 옳게 나타낸 것은?
문제 이미지
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TH1TH2+TC2TC1ln(TH1TC1TH2TC2)\dfrac{T_{H1} - T_{H2} + T_{C2} - T_{C1}}{\ln\left(\dfrac{T_{H1} - T_{C1}}{T_{H2} - T_{C2}}\right)}
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TH1+TH2TC1TC2ln(TH1TH2TC2TC1)\dfrac{T_{H1} + T_{H2} - T_{C1} - T_{C2}}{\ln\left(\dfrac{T_{H1} - T_{H2}}{T_{C2} - T_{C1}}\right)}
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TH2TH1+TC2TC1ln(TH1TC2TH2TC1)\dfrac{T_{H2} - T_{H1} + T_{C2} - T_{C1}}{\ln\left(\dfrac{T_{H1} - T_{C2}}{T_{H2} - T_{C1}}\right)}
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TH1TH2+TC1TC2ln(TH1TC2TH2TC1)\dfrac{T_{H1} - T_{H2} + T_{C1} - T_{C2}}{\ln\left(\dfrac{T_{H1} - T_{C2}}{T_{H2} - T_{C1}}\right)}
해설

그림에서 고온유체는 왼쪽으로 들어와(TH1) 오른쪽으로 나가고(TH2), 저온유체는 오른쪽에서 들어와(TC1) 왼쪽으로 나간다(TC2). 두 유체가 서로 반대방향으로 흐르는 대향류이다.

따라서 양 끝단의 온도차는 같은 위치끼리 짝지어 고온유체 입구쪽 Δt1=TH1TC2\Delta t_1=T_{H1}-T_{C2}, 고온유체 출구쪽 Δt2=TH2TC1\Delta t_2=T_{H2}-T_{C1} 로 잡아야 한다.

대수평균온도차의 정의 LMTD=Δt1Δt2ln(Δt1/Δt2)LMTD=\dfrac{\Delta t_1-\Delta t_2}{\ln(\Delta t_1/\Delta t_2)} 에 대입하면 LMTD=TH1TH2+TC1TC2ln ⁣(TH1TC2TH2TC1)LMTD=\dfrac{T_{H1}-T_{H2}+T_{C1}-T_{C2}}{\ln\!\left(\dfrac{T_{H1}-T_{C2}}{T_{H2}-T_{C1}}\right)} 이 된다.

TH1−TC1, TH2−TC2 로 묶은 식은 두 유체가 같은 방향으로 흐르는 병류(평행류)의 온도차 조합이므로 대향류에는 쓸 수 없다.

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