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
długośćT105 °C90 °C40 °C30 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła gorący płyn stygnie od 105 do 90 °C, a zimny nagrzewa się od 30 do 40 °C. Wyznacz średnią logarytmiczną różnicę temperatur ΔTlm.

Th: 105 → 90 °CTc: 30 → 40 °C
ΔTlm = K
2.Łatwy
długośćT160 °C60 °C?30 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) stygnie od 160 do 60 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa on 1,5 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), która wpływa z temperaturą 30 °C. Do otoczenia nie jest tracone żadne ciepło. Wyznacz temperaturę wody na wylocie Tc,out.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 160 → 60 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
3.Średni
długośćT100 °C55 °C60 °C30 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła (jeden przepływ w płaszczu, dwa przepływy w rurach) ma przekazywać 770 kW. Gorący płyn stygnie od 100 do 55 °C, a zimny nagrzewa się od 30 do 60 °C. Współczynnik poprawkowy LMTD dla tego układu wynosi F = 0,88, a U = 200 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 770 kWF = 0,88U = 200 W/(m²·K)Th: 100 → 55 °CTc: 30 → 60 °C
A = m²
4.Średni
długośćT85 °C70 °C25 °C65 °CΔT₁ΔT₂współprąd

Współprądowy wymiennik ciepła przekazuje 50 kW. Gorący płyn stygnie od 85 do 70 °C, a zimny nagrzewa się od 25 do 65 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 300 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 50 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 85 → 70 °CTc: 25 → 65 °C
A = m²
5.Trudny
długośćT130 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂kondensująca para

Para skrapla się w stałej temperaturze 130 °C na zewnętrznej powierzchni rur skraplacza o powierzchni wymiany ciepła 3 m² i U = 1000 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 = 130 °CA = 3 m²U = 1000 W/(m²·K)ṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
6.Trudny
długośćT135 °C??25 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła oba strumienie mają tę samą pojemność cieplną strumienia, ṁ·cp = 0,5 kW/K. Gorący strumień wpływa z temperaturą 135 °C, a zimny 25 °C. Wymiennik ma A = 0,5 m² i U = 800 W/(m²·K). Wyznacz temperaturę gorącego strumienia na wylocie Th,out.

Ch = Cc = 0,5 kW/KTh,in = 135 °CTc,in = 25 °CA = 0,5 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C

Klucz odpowiedzi

  1. 1. ΔTlm = 62,47 K
  2. 2. Tc,out = 66,68 °C
  3. 3. A = 137,1 m²
  4. 4. A = 7,53 m²
  5. 5. Tc,out = 64,93 °C
  6. 6. Th,out = 86,11 °C

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