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
długośćT110 °C65 °C?10 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) stygnie od 110 do 65 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa on 0,5 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 = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 110 → 65 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
2.Łatwy
długośćT140 °C115 °C115 °C20 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła gorący płyn stygnie od 140 do 115 °C, a zimny nagrzewa się od 20 do 115 °C. Wyznacz średnią logarytmiczną różnicę temperatur ΔTlm.

Th: 140 → 115 °CTc: 20 → 115 °C
ΔTlm = K
3.Średni
długośćT100 °C10 °C70 °CΔT₁ΔT₂kondensująca para

W skraplaczu para skrapla się na zewnętrznej powierzchni rur w stałej temperaturze 100 °C. Woda chłodząca (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) płynie przez rury i nagrzewa się od 10 do 70 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 1500 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Ts = 100 °Cṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 70 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
4.Średni
długośćT155 °C25 °C30 °C10 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Przeciwprądowy wymiennik ciepła przekazuje 170 kW. Gorący płyn stygnie od 155 do 25 °C, a zimny nagrzewa się od 10 do 30 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 1500 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 170 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 155 → 25 °CTc: 10 → 30 °C
A = m²
5.Trudny
długośćT145 °C100 °C?15 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła typu rura w rurze gorący olej (0,2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) płynie w rurze wewnętrznej i stygnie od 145 do 100 °C. Woda (0,8 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) w przestrzeni pierścieniowej wpływa z temperaturą 15 °C. Rura wewnętrzna ma średnicę 20 mm, a U = 500 W/(m²·K) odnosi się do tej średnicy. Wyznacz potrzebną długość rury L.

ṁh = 0,2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 145 → 100 °Cṁc = 0,8 kg/sTc,in = 15 °CD = 20 mmU = 500 W/(m²·K)
L = m
6.Trudny
długośćT110 °C50 °C30,05 °C20 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) stygnie od 110 do 50 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa 3 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływającej z temperaturą 20 °C. Przy U = 1500 W/(m²·K) wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 110 → 50 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²

Klucz odpowiedzi

  1. 1. Tc,out = 90,74 °C
  2. 2. ΔTlm = 52,43 K
  3. 3. A = 3,061 m²
  4. 4. A = 2,185 m²
  5. 5. L = 5,817 m
  6. 6. A = 1,648 m²

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