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
długośćT175 °C45 °C125 °C25 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła gorący płyn stygnie od 175 do 45 °C, a zimny nagrzewa się od 25 do 125 °C. Wyznacz średnią logarytmiczną różnicę temperatur ΔTlm.

Th: 175 → 45 °CTc: 25 → 125 °C
ΔTlm = K
2.Łatwy

W wymienniku ciepła 0,5 kg/s czynnika (etanol, cp = 2,44 kJ/(kg·K)) jest chłodzone od 105 do 70 °C. Wyznacz strumień ciepła Q̇.

ṁ = 0,5 kg/scp = 2,44 kJ/(kg·K)T: 105 → 70 °C
Q̇ = kW
3.Średni
długośćT140 °C25 °C130 °CΔT₁ΔT₂kondensująca para

W skraplaczu para skrapla się na zewnętrznej powierzchni rur w stałej temperaturze 140 °C. Woda chłodząca (4 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) płynie przez rury i nagrzewa się od 25 do 130 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 1500 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Ts = 140 °Cṁ = 4 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 25 → 130 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
4.Średni
długośćT165 °C60 °C30 °C45 °CΔT₁ΔT₂współprąd

Współprądowy wymiennik ciepła przekazuje 150 kW. Gorący płyn stygnie od 165 do 60 °C, a zimny nagrzewa się od 30 do 45 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 200 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 150 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 165 → 60 °CTc: 30 → 45 °C
A = m²
5.Trudny
długośćT100 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂kondensująca para

Para skrapla się w stałej temperaturze 100 °C na zewnętrznej powierzchni rur skraplacza o powierzchni wymiany ciepła 6 m² i U = 2000 W/(m²·K). Woda chłodząca (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływa do rur z temperaturą 25 °C. Wyznacz temperaturę wody na wylocie Tc,out.

Ts = 100 °CA = 6 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
6.Trudny
długośćT140 °C55 °C35,59 °C20 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) stygnie od 140 do 55 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa 3 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływającej z temperaturą 20 °C. Przy U = 500 W/(m²·K) wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 140 → 55 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²

Klucz odpowiedzi

  1. 1. ΔTlm = 32,74 K
  2. 2. Q̇ = 42,7 kW
  3. 3. A = 27,22 m²
  4. 4. A = 13,73 m²
  5. 5. Tc,out = 82,15 °C
  6. 6. A = 6,157 m²

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