Pemindahan Haba: soalan latihan dan soalan peperiksaan

Pengaliran melalui dinding, rangkaian rintangan terma, perolakan dan reka bentuk penukar haba dengan beza suhu min logaritma.

Berlatih kursus ini secara percumaBerlatih kursus iniAmbil peperiksaan percubaan5 soalan percuma setiap hari. Tiada kad diperlukan.

Pek ulang kaji kilat (PDF)Lembaran formula, langkah kaedah dan soalan latihan dengan penyelesaian penuh, sedia untuk dicetak.

Topik dalam kursus ini

  1. Pengaliran habadinding tunggal · dinding gubahan · dinding dengan perolakanpengiraan
  2. Penukar haba (LMTD)LMTD · luas yang diperlukan · reka bentuk penuhpengiraan

Tip peperiksaan untuk Pemindahan Haba

  • Rintangan terma secara bersiri ditambah, sama seperti perintang elektrik.
  • Beza suhu adalah sama dalam K dan °C, jadi perbezaan boleh kekal dalam °C.
  • Untuk LMTD, ambil ΔT pada setiap hujung penukar; aliran selari dan aliran berlawanan memadankan suhu dengan cara yang berbeza.

Contoh penyelesaian

Pengaliran habaMudah
Kayu, k = 0.17150 mm20 °C-9 °CQ̇ = ?

Satu dinding kayu setebal 150 mm dan mempunyai luas 6 m². Mukanya dikekalkan pada 20 °C dan -9 °C. Cari kadar pengaliran haba Q̇ melalui dinding.

k = 0.17 W/(m·K)L = 150 mmA = 6 m²T1 = 20 °CT2 = -9 °C

Cari nilai Q̇ (W)

Tunjukkan petunjuk
  1. Hukum Fourier untuk dinding satah: Q̇ = k·A·ΔT/L.
  2. Tukar ketebalan kepada meter supaya unit k sepadan.
  3. ΔT = 29 K.
Tunjukkan jawapan dan penyelesaian langkah demi langkah

Rintangan terma: aliran haba mantap melalui lapisan secara bersiri berkelakuan seperti arus melalui perintang secara bersiri: Q̇ = ΔT/ΣR, dengan R = L/(kA) bagi lapisan pengalir dan R = 1/(hA) bagi permukaan perolakan. Susutan suhu merentasi setiap lapisan berkadar dengan rintangannya.

Hukum Fourier

ΔT = 20 − (-9) = 29 K
Q̇ = kAΔT/L = 0.17·6·29/(150/1000) = 197.2 W

Jawapan

Q̇ = 197.2 W
Penukar haba (LMTD)Sederhana
panjangT165 °C115 °C10 °C80 °CΔT₁ΔT₂aliran selari

Satu penukar haba aliran selari memindahkan 60 kW. Bendalir panas menyejuk daripada 165 kepada 115 °C dan bendalir sejuk dipanaskan daripada 10 kepada 80 °C. Pekali pemindahan haba keseluruhan ialah 500 W/(m²·K). Cari luas pemindahan haba A yang diperlukan.

Q̇ = 60 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 165 → 115 °CTc: 10 → 80 °C

Cari nilai A (m²)

Tunjukkan petunjuk
  1. Gunakan Q̇ = U·A·ΔTlm dan selesaikan untuk A.
  2. Dalam aliran selari kedua-dua masukan berada pada hujung yang sama, dan kedua-dua keluaran pada hujung yang lain.
  3. ΔTlm = 80.64 K.
Tunjukkan jawapan dan penyelesaian langkah demi langkah

Kaedah LMTD: beza suhu antara kedua-dua aliran berubah sepanjang penukar, jadi persamaan kadar menggunakan min logaritmanya: Q̇ = U·A·ΔTlm, dengan ΔTlm = (ΔT₁ − ΔT₂)/ln(ΔT₁/ΔT₂), dengan ΔT₁ dan ΔT₂ ialah beza pada kedua-dua hujung. Aliran berlawanan memberikan ΔTlm yang lebih besar daripada aliran selari untuk suhu masuk dan keluar yang sama.

Beza suhu hujung

Dalam aliran selari kedua-dua masukan berada pada hujung yang sama, dan kedua-dua keluaran pada hujung yang lain.

ΔT₁ = Th,in − Tc,in = 165 − 10 = 155 K
ΔT₂ = Th,out − Tc,out = 115 − 80 = 35 K

Beza suhu min logaritma

ΔTlm = (ΔT₁ − ΔT₂)/ln(ΔT₁/ΔT₂) = (155 − 35)/ln(155/35) = 80.64 K

Luas

A = Q̇/(U·ΔTlm) = 60000/(500·80.64) = 1.488 m²

Jawapan

A = 1.488 m²

Cara latihan berfungsi

  • “Berlatih kursus ini” mencampurkan soalan daripada semua topiknya, seperti peperiksaan sebenar.
  • Setiap soalan mempunyai nilai baharu, jadi anda mempelajari kaedah dan bukannya jawapan.
  • Buntu? Buka petunjuk kecil dahulu, dan penerangan penuh hanya apabila anda memerlukannya.
  • Peperiksaan percubaan adalah bermasa dan tanpa petunjuk, dan anda mendapat skor serta semakan penuh pada akhirnya.

Kalkulator untuk kursus ini

Kalkulator pengaliran habaKalkulator LMTD (perbezaan suhu min log)

Kursus berkaitan

Latihan peperiksaan FE KimiaLatihan peperiksaan FE MekanikalStatikMekanik BahanDinamikTermodinamik 1Mekanik BendalirFizik untuk Jurutera
Berlatih kursus ini secara percumaBerlatih kursus iniAmbil peperiksaan percubaan5 soalan percuma setiap hari. Tiada kad diperlukan.