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

W wymienniku ciepła 1 kg/s czynnika (woda, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) jest podgrzewane od 40 do 55 °C. Wyznacz strumień ciepła Q̇.

ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)T: 40 → 55 °C
Q̇ = kW
2.Łatwy
długośćT95 °C55 °C80 °C25 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Przeciwprądowy wymiennik ciepła ma powierzchnię wymiany ciepła 1 m² i współczynnik przenikania ciepła 500 W/(m²·K). Gorący płyn stygnie od 95 do 55 °C, a zimny nagrzewa się od 25 do 80 °C. Wyznacz strumień ciepła Q̇.

A = 1 m²U = 500 W/(m²·K)Th: 95 → 55 °CTc: 25 → 80 °C
Q̇ = kW
3.Średni
długośćT165 °C50 °C35 °C15 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Przeciwprądowy wymiennik ciepła przekazuje 330 kW. Gorący płyn stygnie od 165 do 50 °C, a zimny nagrzewa się od 15 do 35 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 200 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 330 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 165 → 50 °CTc: 15 → 35 °C
A = m²
4.Średni
długośćT115 °C30 °C90 °C15 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła (jeden przepływ w płaszczu, dwa przepływy w rurach) ma przekazywać 220 kW. Gorący płyn stygnie od 115 do 30 °C, a zimny nagrzewa się od 15 do 90 °C. Współczynnik poprawkowy LMTD dla tego układu wynosi F = 0,9, a U = 1000 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 220 kWF = 0,9U = 1000 W/(m²·K)Th: 115 → 30 °CTc: 15 → 90 °C
A = m²
5.Trudny
długośćT100 °C50 °C?15 °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 100 do 50 °C. Woda (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) w przestrzeni pierścieniowej wpływa z temperaturą 15 °C. Rura wewnętrzna ma średnicę 32 mm, a U = 300 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: 100 → 50 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 15 °CD = 32 mmU = 300 W/(m²·K)
L = m
6.Trudny
długośćT175 °C70 °C87,78 °C30 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) stygnie od 175 do 70 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa 2 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływającej z temperaturą 30 °C. Przy U = 500 W/(m²·K) wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 175 → 70 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²

Klucz odpowiedzi

  1. 1. Q̇ = 62,7 kW
  2. 2. Q̇ = 10,82 kW
  3. 3. A = 22,79 m²
  4. 4. A = 12,49 m²
  5. 5. L = 14,06 m
  6. 6. A = 15,95 m²

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