2020년 에너지관리기사 3회차 90번

Question

유량 2200\ \rm kg/h 인 80\ ℃ 의 벤젠을 40\ ℃ 까지 냉각시키고자 한다. 냉각수 온도를 입구 30\ ℃ , 출구 45\ ℃ 로 하여 대향류열교환기 형식의 이중관식 냉각기를 설계할 때 적당한 관의 길이 \rm(m) 는? (단, 벤젠의 평균비열은 1884\ \rm J/kg\cdot ℃ , 관 내경 0.0427\ \rm m , 총괄전열계수는 600\ \rm W/m^2\cdot ℃ 이다.)

Accepted Answer

이 문제는 열교환기의 열전달량과 총괄전열계수, 그리고 평균온도차를 이용하여 열교환기의 크기를 계산하는 문제입니다. **핵심 개념:** 1. **열전달량 계산:** 냉각하고자 하는 벤젠의 질량 유량, 비열, 온도 변화를 이용하여 벤젠이 잃는 열량을 계산합니다. 2. **평균온도차 (LMTD) 계산:** 대향류 열교환기의 경우, 입출구 온도차를 이용하여 로그평균온도차(LMTD)를 계산합니다. 3. **열교환기 면적 계산:** 계산된 열전달량, 총괄전열계수, LMTD를 이용하여 열교환기의 총 열전달 면적을 계산합니다. 4. **관의 길이 계산:** 열교환기의 총 열전달 면적과 관의 내경을 이용하여 열교환기 관의 길이를 계산합니다. **정답 이유:** 주어진 조건으로 벤젠이 잃는 열량을 계산하고, 대향류 열교환기의 LMTD를 구합니다. 이 두 값을 이용하여 총괄전열계수와 함께 열전달 면적을 계산하면 약 28.6m²가 나옵니다. 마지막으로, 이 면적과 관의 내경을 이용하여 관의 길이를 계산하

2020년 에너지관리기사 3회차 90번 - 기출문제 및 해설

문제 1