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
długośćT155 °C115 °C?30 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (2 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) stygnie od 155 do 115 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa on 2 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), która wpływa z temperaturą 30 °C. Do otoczenia nie jest tracone żadne ciepło. Wyznacz temperaturę wody na wylocie Tc,out.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 155 → 115 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
2.Łatwy
długośćT125 °C75 °C25 °C55 °CΔT₁ΔT₂współprąd

We współprądowym wymienniku ciepła gorący płyn stygnie od 125 do 75 °C, a zimny nagrzewa się od 25 do 55 °C. Wyznacz średnią logarytmiczną różnicę temperatur ΔTlm.

Th: 125 → 75 °CTc: 25 → 55 °C
ΔTlm = K
3.Średni
długośćT170 °C75 °C95 °C30 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Przeciwprądowy wymiennik ciepła przekazuje 250 kW. Gorący płyn stygnie od 170 do 75 °C, a zimny nagrzewa się od 30 do 95 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 800 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 250 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 170 → 75 °CTc: 30 → 95 °C
A = m²
4.Średni
długośćT105 °C10 °C50 °CΔT₁ΔT₂kondensująca para

W skraplaczu para skrapla się na zewnętrznej powierzchni rur w stałej temperaturze 105 °C. Woda chłodząca (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) płynie przez rury i nagrzewa się od 10 do 50 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 1000 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Ts = 105 °Cṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 50 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
5.Trudny
długośćT175 °C135 °C22,34 °C15 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) stygnie od 175 do 135 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa 1,5 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływającej z temperaturą 15 °C. Przy U = 500 W/(m²·K) wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 175 → 135 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.Trudny
długośćT145 °C70 °C119,7 °C30 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) stygnie od 145 do 70 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa 0,5 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 = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 145 → 70 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²

Klucz odpowiedzi

  1. 1. Tc,out = 53,92 °C
  2. 2. ΔTlm = 49,71 K
  3. 3. A = 5,321 m²
  4. 4. A = 3,427 m²
  5. 5. A = 0,6781 m²
  6. 6. A = 29,22 m²

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