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

W wymienniku ciepła 2,5 kg/s czynnika (etanol, cp = 2,44 kJ/(kg·K)) jest chłodzone od 90 do 40 °C. Wyznacz strumień ciepła Q̇.

ṁ = 2,5 kg/scp = 2,44 kJ/(kg·K)T: 90 → 40 °C
Q̇ = kW
2.Łatwy
długośćT140 °C110 °C60 °C20 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła gorący płyn stygnie od 140 do 110 °C, a zimny nagrzewa się od 20 do 60 °C. Wyznacz średnią logarytmiczną różnicę temperatur ΔTlm.

Th: 140 → 110 °CTc: 20 → 60 °C
ΔTlm = K
3.Średni
długośćT80 °C45 °C30 °C10 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Przeciwprądowy wymiennik ciepła przekazuje 250 kW. Gorący płyn stygnie od 80 do 45 °C, a zimny nagrzewa się od 10 do 30 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 500 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 250 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 80 → 45 °CTc: 10 → 30 °C
A = m²
4.Średni
długośćT140 °C90 °C65 °C10 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła (jeden przepływ w płaszczu, dwa przepływy w rurach) ma przekazywać 360 kW. Gorący płyn stygnie od 140 do 90 °C, a zimny nagrzewa się od 10 do 65 °C. Współczynnik poprawkowy LMTD dla tego układu wynosi F = 0,9, a U = 500 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 360 kWF = 0,9U = 500 W/(m²·K)Th: 140 → 90 °CTc: 10 → 65 °C
A = m²
5.Trudny
długośćT95 °C65 °C?20 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła typu rura w rurze gorący olej (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) płynie w rurze wewnętrznej i stygnie od 95 do 65 °C. Woda (0,2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) w przestrzeni pierścieniowej wpływa z temperaturą 20 °C. Rura wewnętrzna ma średnicę 50 mm, a U = 300 W/(m²·K) odnosi się do tej średnicy. Wyznacz potrzebną długość rury L.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 95 → 65 °Cṁc = 0,2 kg/sTc,in = 20 °CD = 50 mmU = 300 W/(m²·K)
L = m
6.Trudny
długośćT160 °C??10 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła oba strumienie mają tę samą pojemność cieplną strumienia, ṁ·cp = 1,5 kW/K. Gorący strumień wpływa z temperaturą 160 °C, a zimny 10 °C. Wymiennik ma A = 1 m² i U = 500 W/(m²·K). Wyznacz temperaturę gorącego strumienia na wylocie Th,out.

Ch = Cc = 1,5 kW/KTh,in = 160 °CTc,in = 10 °CA = 1 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C

Klucz odpowiedzi

  1. 1. Q̇ = 305 kW
  2. 2. ΔTlm = 84,9 K
  3. 3. A = 11,89 m²
  4. 4. A = 10,33 m²
  5. 5. L = 16,29 m
  6. 6. Th,out = 122,5 °C

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