열교환기 필답형 문제는 입출구 온도차로 대수평균온도차(LMTD)를 구하고, 한쪽 유체의 유량 · 비열 · 온도변화로 전열량 Q를 낸 뒤, Q = K · A · LMTD를 A에 대해 풀어 전열면적을 구하는 세 걸음이다. 앞 걸음의 값이 다음 걸음에 그대로 들어가므로, 흐름 방식에 따라 ΔT1과 ΔT2를 바르게 잡는 일부터 틀리면 안 된다. 그림은 입구에서 출구까지 고온 · 저온 유체의 온도 선을 그리고, 위쪽에 ΔT1 · ΔT2와 LMTD를 적어요. 대향류와 평행류 버튼, 네 온도와 유량 슬라이더를 바꾸면 온도 선과 LMTD, 아래 풀이의 전열량과 면적이 함께 바뀌어요.
전열량을 알면 필요한 전열면적이 나온다
실기 필답형 열교환기 문제는 세 걸음이다. 먼저 입출구 온도차로 대수평균온도차(LMTD)를 구하고, 한쪽 유체의 유량 · 비열 · 온도변화로 전열량 Q를 구한 뒤, Q = K·A·LMTD를 A에 대해 풀어 소요 전열면적 A를 구한다.
🔑 세 걸음이 이어지는 방식
①LMTD = (ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1/ΔT2): 위치마다 다른 온도차를 하나로 대표하는 값
②전열량 Q = W · C · Δt: 유체가 실제로 주고받은 열 (유량 × 비열 × 온도변화)