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
długośćT130 °C105 °C55 °C15 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła gorący płyn stygnie od 130 do 105 °C, a zimny nagrzewa się od 15 do 55 °C. Wyznacz średnią logarytmiczną różnicę temperatur ΔTlm.

Th: 130 → 105 °CTc: 15 → 55 °C
ΔTlm = K
2.Łatwy
długośćT160 °C60 °C?15 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) stygnie od 160 do 60 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa on 1,5 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), która wpływa z temperaturą 15 °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: 160 → 60 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
3.Średni
długośćT155 °C50 °C60 °C10 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Przeciwprądowy wymiennik ciepła przekazuje 380 kW. Gorący płyn stygnie od 155 do 50 °C, a zimny nagrzewa się od 10 do 60 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 500 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 380 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 155 → 50 °CTc: 10 → 60 °C
A = m²
4.Średni
długośćT145 °C130 °C30 °C10 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Przeciwprądowy wymiennik ciepła przekazuje 420 kW. Gorący płyn stygnie od 145 do 130 °C, a zimny nagrzewa się od 10 do 30 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 200 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 420 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 145 → 130 °CTc: 10 → 30 °C
A = m²
5.Trudny
długośćT105 °C60 °C63,91 °C30 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) stygnie od 105 do 60 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa 1 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 = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 105 → 60 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.Trudny
długośćT130 °C30 °C?ΔT₁ΔT₂kondensująca para

Para skrapla się w stałej temperaturze 130 °C na zewnętrznej powierzchni rur skraplacza o powierzchni wymiany ciepła 1,5 m² i U = 1000 W/(m²·K). Woda chłodząca (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływa do rur z temperaturą 30 °C. Wyznacz temperaturę wody na wylocie Tc,out.

Ts = 130 °CA = 1,5 m²U = 1000 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C

Klucz odpowiedzi

  1. 1. ΔTlm = 82,27 K
  2. 2. Tc,out = 74,81 °C
  3. 3. A = 11,95 m²
  4. 4. A = 17,88 m²
  5. 5. A = 20,1 m²
  6. 6. Tc,out = 60,15 °C

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