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
długośćT95 °C50 °C50 °C20 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Przeciwprądowy wymiennik ciepła ma powierzchnię wymiany ciepła 0,5 m² i współczynnik przenikania ciepła 200 W/(m²·K). Gorący płyn stygnie od 95 do 50 °C, a zimny nagrzewa się od 20 do 50 °C. Wyznacz strumień ciepła Q̇.

A = 0,5 m²U = 200 W/(m²·K)Th: 95 → 50 °CTc: 20 → 50 °C
Q̇ = kW
2.Łatwy
długośćT95 °C75 °C80 °C30 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła gorący płyn stygnie od 95 do 75 °C, a zimny nagrzewa się od 30 do 80 °C. Wyznacz średnią logarytmiczną różnicę temperatur ΔTlm.

Th: 95 → 75 °CTc: 30 → 80 °C
ΔTlm = K
3.Średni
długośćT120 °C20 °C100 °CΔT₁ΔT₂kondensująca para

W skraplaczu para skrapla się na zewnętrznej powierzchni rur w stałej temperaturze 120 °C. Woda chłodząca (5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) płynie przez rury i nagrzewa się od 20 do 100 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 2000 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Ts = 120 °Cṁ = 5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 100 °CU = 2000 W/(m²·K)
A = m²
4.Średni
długośćT120 °C105 °C110 °C20 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła (jeden przepływ w płaszczu, dwa przepływy w rurach) ma przekazywać 760 kW. Gorący płyn stygnie od 120 do 105 °C, a zimny nagrzewa się od 20 do 110 °C. Współczynnik poprawkowy LMTD dla tego układu wynosi F = 0,85, a U = 200 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 760 kWF = 0,85U = 200 W/(m²·K)Th: 120 → 105 °CTc: 20 → 110 °C
A = m²
5.Trudny
długośćT110 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂kondensująca para

Para skrapla się w stałej temperaturze 110 °C na zewnętrznej powierzchni rur skraplacza o powierzchni wymiany ciepła 4 m² i U = 2500 W/(m²·K). Woda chłodząca (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływa do rur z temperaturą 15 °C. Wyznacz temperaturę wody na wylocie Tc,out.

Ts = 110 °CA = 4 m²U = 2500 W/(m²·K)ṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
6.Trudny
długośćT150 °C90 °C38,92 °C15 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (2 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) stygnie od 150 do 90 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa 3 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływającej z temperaturą 15 °C. Przy U = 800 W/(m²·K) wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 150 → 90 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²

Klucz odpowiedzi

  1. 1. Q̇ = 3,699 kW
  2. 2. ΔTlm = 27,31 K
  3. 3. A = 16,82 m²
  4. 4. A = 127,6 m²
  5. 5. Tc,out = 90,72 °C
  6. 6. A = 4,082 m²

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