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
długośćT125 °C45 °C15 °C25 °CΔT₁ΔT₂współprąd

We współprądowym wymienniku ciepła gorący płyn stygnie od 125 do 45 °C, a zimny nagrzewa się od 15 do 25 °C. Wyznacz średnią logarytmiczną różnicę temperatur ΔTlm.

Th: 125 → 45 °CTc: 15 → 25 °C
ΔTlm = K
2.Łatwy
długośćT120 °C30 °C65 °C15 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła gorący płyn stygnie od 120 do 30 °C, a zimny nagrzewa się od 15 do 65 °C. Wyznacz średnią logarytmiczną różnicę temperatur ΔTlm.

Th: 120 → 30 °CTc: 15 → 65 °C
ΔTlm = K
3.Średni
długośćT140 °C15 °C60 °CΔT₁ΔT₂kondensująca para

W skraplaczu para skrapla się na zewnętrznej powierzchni rur w stałej temperaturze 140 °C. Woda chłodząca (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) płynie przez rury i nagrzewa się od 15 do 60 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 1500 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Ts = 140 °Cṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 60 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
4.Średni
długośćT95 °C70 °C20 °C45 °CΔT₁ΔT₂współprąd

Współprądowy wymiennik ciepła przekazuje 200 kW. Jego powierzchnia wymiany ciepła wynosi 6 m². Gorący płyn stygnie od 95 do 70 °C, a zimny nagrzewa się od 20 do 45 °C. Wyznacz współczynnik przenikania ciepła U.

Q̇ = 200 kWA = 6 m²Th: 95 → 70 °CTc: 20 → 45 °C
U = W/(m²·K)
5.Trudny
długośćT140 °C70 °C29,26 °C10 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) stygnie od 140 do 70 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa 3 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływającej z temperaturą 10 °C. Przy U = 800 W/(m²·K) wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 140 → 70 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
6.Trudny
długośćT110 °C??20 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła oba strumienie mają tę samą pojemność cieplną strumienia, ṁ·cp = 0,5 kW/K. Gorący strumień wpływa z temperaturą 110 °C, a zimny 20 °C. Wymiennik ma A = 1 m² i U = 300 W/(m²·K). Wyznacz temperaturę gorącego strumienia na wylocie Th,out.

Ch = Cc = 0,5 kW/KTh,in = 110 °CTc,in = 20 °CA = 1 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C

Klucz odpowiedzi

  1. 1. ΔTlm = 52,79 K
  2. 2. ΔTlm = 30,79 K
  3. 3. A = 1,244 m²
  4. 4. U = 732,4 W/(m²·K)
  5. 5. A = 3,646 m²
  6. 6. Th,out = 76,25 °C

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