2003년08월31일 59번
[폐기물 소각 및 열회수] 소각로에서 열교환기를 사용하여 고온의 배기가스로 부터 열을 회수해 급수를 예열하고자 한다. 공기의 유량은 1000kg/hr, 물의 유량은 2000kg/hr이며, 이 때 배기가스의 입구온도는 600℃, 출구온도는 400℃, 급수의 입구 온도는 10℃일 경우에 급수의 출구온도(℃)는? (단, 물, 배기가스의 비열은 각 1.0, 0.22kcal/kg· ℃)
- ① 24
- ② 28
- ③ 32
- ④ 38
(정답률: 알수없음)
문제 해설
열교환기에서 열전달량은 Q = mCpΔT로 계산할 수 있다. 여기서 m은 유체의 질량, Cp는 비열, ΔT는 온도차이를 의미한다. 이 문제에서는 급수가 예열되므로, 급수의 출구온도를 구하는 것이 목적이다.
먼저, 배기가스의 열전달량을 계산해보자. 배기가스의 유량은 공기의 유량과 같으므로 1000kg/hr이다. Cp는 0.22kcal/kg·℃이므로, 배기가스의 비열은 1000×0.22 = 220kcal/hr·℃이다. 따라서, 배기가스의 열전달량은 Q1 = 220×(600-400) = 44000kcal/hr이다.
다음으로, 급수의 열전달량을 계산해보자. 급수의 유량은 2000kg/hr이다. Cp는 1.0kcal/kg·℃이므로, 급수의 비열은 2000×1.0 = 2000kcal/hr·℃이다. 급수의 입구온도는 10℃이고, 출구온도를 T2라고 하면, 급수의 열전달량은 Q2 = 2000×(T2-10)이다.
열교환기에서는 열전달량이 일정하므로, Q1 = Q2이다. 따라서, 44000 = 2000×(T2-10)이므로, T2 = 32℃이다. 따라서, 정답은 "32"이다.
먼저, 배기가스의 열전달량을 계산해보자. 배기가스의 유량은 공기의 유량과 같으므로 1000kg/hr이다. Cp는 0.22kcal/kg·℃이므로, 배기가스의 비열은 1000×0.22 = 220kcal/hr·℃이다. 따라서, 배기가스의 열전달량은 Q1 = 220×(600-400) = 44000kcal/hr이다.
다음으로, 급수의 열전달량을 계산해보자. 급수의 유량은 2000kg/hr이다. Cp는 1.0kcal/kg·℃이므로, 급수의 비열은 2000×1.0 = 2000kcal/hr·℃이다. 급수의 입구온도는 10℃이고, 출구온도를 T2라고 하면, 급수의 열전달량은 Q2 = 2000×(T2-10)이다.
열교환기에서는 열전달량이 일정하므로, Q1 = Q2이다. 따라서, 44000 = 2000×(T2-10)이므로, T2 = 32℃이다. 따라서, 정답은 "32"이다.
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