उत्तरों सहित ऊष्मा विनिमयक (LMTD) वर्कशीट

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1.आसान

एक ऊष्मा विनिमयक में 2 kg/s एथेनॉल (cp = 2.44 kJ/(kg·K)) को 25 से 60 °C तक गर्म किया जाता है। ऊष्मा अंतरण दर Q̇ ज्ञात कीजिए।

ṁ = 2 kg/scp = 2.44 kJ/(kg·K)T: 25 → 60 °C
Q̇ = kW
2.आसान
लंबाईT100 °C35 °C90 °C20 °CΔT₁ΔT₂प्रतिप्रवाह

एक प्रतिप्रवाह ऊष्मा विनिमयक में गर्म तरल 100 से 35 °C तक ठंडा होता है जबकि ठंडा तरल 20 से 90 °C तक गर्म होता है। लघुगणकीय माध्य तापांतर ΔTlm ज्ञात कीजिए।

Th: 100 → 35 °CTc: 20 → 90 °C
ΔTlm = K
3.मध्यम
लंबाईT175 °C155 °C25 °C125 °CΔT₁ΔT₂समांतर प्रवाह

एक समांतर-प्रवाह ऊष्मा विनिमयक 170 kW स्थानांतरित करता है। इसका ऊष्मा अंतरण क्षेत्रफल 3 m² है। गर्म तरल 175 से 155 °C तक ठंडा होता है और ठंडा तरल 25 से 125 °C तक गर्म होता है। समग्र ऊष्मा अंतरण गुणांक U ज्ञात कीजिए।

Q̇ = 170 kWA = 3 m²Th: 175 → 155 °CTc: 25 → 125 °C
U = W/(m²·K)
4.मध्यम
लंबाईT110 °C20 °C50 °CΔT₁ΔT₂संघनित होती भाप

एक संघनित्र में भाप नलियों के बाहर स्थिर 110 °C पर संघनित होती है। ठंडा करने वाला पानी (1.5 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K)) नलियों से होकर बहता है और 20 से 50 °C तक गर्म होता है। समग्र ऊष्मा अंतरण गुणांक 2500 W/(m²·K) है। आवश्यक ऊष्मा अंतरण क्षेत्रफल A ज्ञात कीजिए।

Ts = 110 °Cṁ = 1.5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 50 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
5.कठिन
लंबाईT120 °C90 °C?10 °CΔT₁ΔT₂प्रतिप्रवाह

एक प्रतिप्रवाह डबल-पाइप ऊष्मा विनिमयक में गर्म तेल (0.3 kg/s, cp = 2.5 kJ/(kg·K)) भीतरी नली में बहता है और 120 से 90 °C तक ठंडा होता है। वलयाकार स्थान में पानी (0.3 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K)) 10 °C पर प्रवेश करता है। भीतरी नली का व्यास 20 mm है, और U = 400 W/(m²·K) इसी व्यास पर आधारित है। आवश्यक नली लंबाई L ज्ञात कीजिए।

ṁh = 0.3 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 120 → 90 °Cṁc = 0.3 kg/sTc,in = 10 °CD = 20 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m
6.कठिन
लंबाईT180 °C80 °C38.34 °C20 °CΔT₁ΔT₂प्रतिप्रवाह

गर्म तेल (1 kg/s, cp = 2.3 kJ/(kg·K)) एक प्रतिप्रवाह विनिमयक में 180 से 80 °C तक ठंडा होता है। यह 20 °C पर प्रवेश करने वाले 3 kg/s पानी (cp = 4.18 kJ/(kg·K)) को गर्म करता है। U = 1000 W/(m²·K) के साथ आवश्यक ऊष्मा अंतरण क्षेत्रफल A ज्ञात कीजिए।

ṁh = 1 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 180 → 80 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²

उत्तर कुंजी

  1. 1. Q̇ = 170.8 kW
  2. 2. ΔTlm = 12.33 K
  3. 3. U = 760 W/(m²·K)
  4. 4. A = 1.017 m²
  5. 5. L = 10.42 m
  6. 6. A = 2.42 m²

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