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.

Nowa karta pracyĆwicz online z podpowiedziami

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
długośćT160 °C70 °C110 °C15 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła gorący płyn stygnie od 160 do 70 °C, a zimny nagrzewa się od 15 do 110 °C. Wyznacz średnią logarytmiczną różnicę temperatur ΔTlm.

Th: 160 → 70 °CTc: 15 → 110 °C
ΔTlm = K
2.Łatwy

W wymienniku ciepła 2,5 kg/s czynnika (woda, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) jest podgrzewane od 20 do 70 °C. Wyznacz strumień ciepła Q̇.

ṁ = 2,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)T: 20 → 70 °C
Q̇ = kW
3.Średni
długośćT80 °C60 °C40 °C30 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Przeciwprądowy wymiennik ciepła przekazuje 40 kW. Gorący płyn stygnie od 80 do 60 °C, a zimny nagrzewa się od 30 do 40 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 800 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 40 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 80 → 60 °CTc: 30 → 40 °C
A = m²
4.Średni
długośćT150 °C35 °C45 °C10 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła (jeden przepływ w płaszczu, dwa przepływy w rurach) ma przekazywać 430 kW. Gorący płyn stygnie od 150 do 35 °C, a zimny nagrzewa się od 10 do 45 °C. Współczynnik poprawkowy LMTD dla tego układu wynosi F = 0,85, a U = 1000 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 430 kWF = 0,85U = 1000 W/(m²·K)Th: 150 → 35 °CTc: 10 → 45 °C
A = m²
5.Trudny
długośćT105 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂kondensująca para

Para skrapla się w stałej temperaturze 105 °C na zewnętrznej powierzchni rur skraplacza o powierzchni wymiany ciepła 2 m² i U = 2500 W/(m²·K). Woda chłodząca (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływa do rur z temperaturą 25 °C. Wyznacz temperaturę wody na wylocie Tc,out.

Ts = 105 °CA = 2 m²U = 2500 W/(m²·K)ṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
6.Trudny
długośćT135 °C70 °C?20 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła typu rura w rurze gorący olej (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) płynie w rurze wewnętrznej i stygnie od 135 do 70 °C. Woda (0,8 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 = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 135 → 70 °Cṁc = 0,8 kg/sTc,in = 20 °CD = 50 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m

Klucz odpowiedzi

  1. 1. ΔTlm = 52,46 K
  2. 2. Q̇ = 522,5 kW
  3. 3. A = 1,438 m²
  4. 4. A = 9,075 m²
  5. 5. Tc,out = 68,96 °C
  6. 6. L = 70,88 m

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