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
długośćT90 °C35 °C30 °C15 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła gorący płyn stygnie od 90 do 35 °C, a zimny nagrzewa się od 15 do 30 °C. Wyznacz średnią logarytmiczną różnicę temperatur ΔTlm.

Th: 90 → 35 °CTc: 15 → 30 °C
ΔTlm = K
2.Łatwy
długośćT130 °C55 °C?25 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) stygnie od 130 do 55 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa on 3 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), która wpływa z temperaturą 25 °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: 130 → 55 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
3.Średni
długośćT180 °C40 °C160 °C15 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła (jeden przepływ w płaszczu, dwa przepływy w rurach) ma przekazywać 250 kW. Gorący płyn stygnie od 180 do 40 °C, a zimny nagrzewa się od 15 do 160 °C. Współczynnik poprawkowy LMTD dla tego układu wynosi F = 0,92, a U = 800 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 250 kWF = 0,92U = 800 W/(m²·K)Th: 180 → 40 °CTc: 15 → 160 °C
A = m²
4.Średni
długośćT170 °C125 °C15 °C80 °CΔT₁ΔT₂współprąd

Współprądowy wymiennik ciepła przekazuje 300 kW. Gorący płyn stygnie od 170 do 125 °C, a zimny nagrzewa się od 15 do 80 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 200 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 300 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 170 → 125 °CTc: 15 → 80 °C
A = m²
5.Trudny
długośćT140 °C30 °C?ΔT₁ΔT₂kondensująca para

Para skrapla się w stałej temperaturze 140 °C na zewnętrznej powierzchni rur skraplacza o powierzchni wymiany ciepła 1,5 m² i U = 2000 W/(m²·K). Woda chłodząca (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływa do rur z temperaturą 30 °C. Wyznacz temperaturę wody na wylocie Tc,out.

Ts = 140 °CA = 1,5 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
6.Trudny
długośćT155 °C90 °C40,89 °C30 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) stygnie od 155 do 90 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa 1,5 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływającej z temperaturą 30 °C. Przy U = 200 W/(m²·K) wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 155 → 90 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²

Klucz odpowiedzi

  1. 1. ΔTlm = 36,41 K
  2. 2. Tc,out = 32,48 °C
  3. 3. A = 15,16 m²
  4. 4. A = 16,86 m²
  5. 5. Tc,out = 63,17 °C
  6. 6. A = 4,054 m²

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