Wymienniki ciepła (LMTD): karta pracy z odpowiedziami

Darmowa karta pracy do druku – Wymienniki ciepła (LMTD): 6 zadań od łatwych do poziomu egzaminu, z kluczem odpowiedzi. Wydrukuj ją lub zapisz jako PDF.

Dla nauczycieli: można bezpłatnie drukować, kopiować i używać na zajęciach. Każdy nowy arkusz ma nowe wartości i własny klucz odpowiedzi. Będziemy wdzięczni za link do ExamProblems na stronie kursu.

Imię: ____________________   Data: ____________

1.Łatwy
długośćT135 °C100 °C?25 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (2 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) stygnie od 135 do 100 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa on 0,8 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), która wpływa z temperaturą 25 °C. Do otoczenia nie jest tracone żadne ciepło. Wyznacz temperaturę wody na wylocie Tc,out.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 135 → 100 °Cṁc = 0,8 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
2.Łatwy
długośćT80 °C45 °C70 °C30 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła gorący płyn stygnie od 80 do 45 °C, a zimny nagrzewa się od 30 do 70 °C. Wyznacz średnią logarytmiczną różnicę temperatur ΔTlm.

Th: 80 → 45 °CTc: 30 → 70 °C
ΔTlm = K
3.Średni
długośćT160 °C135 °C25 °C60 °CΔT₁ΔT₂współprąd

Współprądowy wymiennik ciepła przekazuje 240 kW. Gorący płyn stygnie od 160 do 135 °C, a zimny nagrzewa się od 25 do 60 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 1500 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 240 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 160 → 135 °CTc: 25 → 60 °C
A = m²
4.Średni
długośćT125 °C45 °C55 °C10 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Przeciwprądowy wymiennik ciepła przekazuje 500 kW. Gorący płyn stygnie od 125 do 45 °C, a zimny nagrzewa się od 10 do 55 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 200 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 500 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 125 → 45 °CTc: 10 → 55 °C
A = m²
5.Trudny
długośćT125 °C65 °C?20 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła typu rura w rurze gorący olej (0,2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) płynie w rurze wewnętrznej i stygnie od 125 do 65 °C. Woda (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) w przestrzeni pierścieniowej wpływa z temperaturą 20 °C. Rura wewnętrzna ma średnicę 50 mm, a U = 200 W/(m²·K) odnosi się do tej średnicy. Wyznacz potrzebną długość rury L.

ṁh = 0,2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 125 → 65 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 20 °CD = 50 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m
6.Trudny
długośćT130 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂kondensująca para

Para skrapla się w stałej temperaturze 130 °C na zewnętrznej powierzchni rur skraplacza o powierzchni wymiany ciepła 4 m² i U = 1500 W/(m²·K). Woda chłodząca (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływa do rur z temperaturą 25 °C. Wyznacz temperaturę wody na wylocie Tc,out.

Ts = 130 °CA = 4 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C

Klucz odpowiedzi

  1. 1. Tc,out = 77,33 °C
  2. 2. ΔTlm = 12,33 K
  3. 3. A = 1,567 m²
  4. 4. A = 49,51 m²
  5. 5. L = 12,87 m
  6. 6. Tc,out = 105 °C

Pełne rozwiązania krok po kroku: ćwicz ten temat na examproblems.com.