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
długośćT170 °C90 °C?10 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) stygnie od 170 do 90 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa on 2 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), która wpływa z temperaturą 10 °C. Do otoczenia nie jest tracone żadne ciepło. Wyznacz temperaturę wody na wylocie Tc,out.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 170 → 90 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
2.Łatwy
długośćT110 °C85 °C30 °C20 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła gorący płyn stygnie od 110 do 85 °C, a zimny nagrzewa się od 20 do 30 °C. Wyznacz średnią logarytmiczną różnicę temperatur ΔTlm.

Th: 110 → 85 °CTc: 20 → 30 °C
ΔTlm = K
3.Średni
długośćT85 °C65 °C30 °C20 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła (jeden przepływ w płaszczu, dwa przepływy w rurach) ma przekazywać 630 kW. Gorący płyn stygnie od 85 do 65 °C, a zimny nagrzewa się od 20 do 30 °C. Współczynnik poprawkowy LMTD dla tego układu wynosi F = 0,92, a U = 1000 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 630 kWF = 0,92U = 1000 W/(m²·K)Th: 85 → 65 °CTc: 20 → 30 °C
A = m²
4.Średni
długośćT160 °C45 °C120 °C30 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła (jeden przepływ w płaszczu, dwa przepływy w rurach) ma przekazywać 60 kW. Gorący płyn stygnie od 160 do 45 °C, a zimny nagrzewa się od 30 do 120 °C. Współczynnik poprawkowy LMTD dla tego układu wynosi F = 0,9, a U = 1000 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 60 kWF = 0,9U = 1000 W/(m²·K)Th: 160 → 45 °CTc: 30 → 120 °C
A = m²
5.Trudny
długośćT155 °C125 °C47,94 °C30 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (2 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) stygnie od 155 do 125 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa 2 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływającej z temperaturą 30 °C. Przy U = 1500 W/(m²·K) wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 155 → 125 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.Trudny
długośćT150 °C55 °C43,41 °C15 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) stygnie od 150 do 55 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa 3 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływającej z temperaturą 15 °C. Przy U = 1000 W/(m²·K) wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 150 → 55 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²

Klucz odpowiedzi

  1. 1. Tc,out = 21,96 °C
  2. 2. ΔTlm = 72,24 K
  3. 3. A = 13,74 m²
  4. 4. A = 2,616 m²
  5. 5. A = 0,991 m²
  6. 6. A = 5,243 m²

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