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
długośćT80 °C65 °C45 °C25 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła gorący płyn stygnie od 80 do 65 °C, a zimny nagrzewa się od 25 do 45 °C. Wyznacz średnią logarytmiczną różnicę temperatur ΔTlm.

Th: 80 → 65 °CTc: 25 → 45 °C
ΔTlm = K
2.Łatwy
długośćT125 °C50 °C?10 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) stygnie od 125 do 50 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa on 1,5 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 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 125 → 50 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
3.Średni
długośćT130 °C90 °C100 °C10 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Przeciwprądowy wymiennik ciepła przekazuje 140 kW. Gorący płyn stygnie od 130 do 90 °C, a zimny nagrzewa się od 10 do 100 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 800 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 140 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 130 → 90 °CTc: 10 → 100 °C
A = m²
4.Średni
długośćT110 °C45 °C60 °C20 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła (jeden przepływ w płaszczu, dwa przepływy w rurach) ma przekazywać 610 kW. Gorący płyn stygnie od 110 do 45 °C, a zimny nagrzewa się od 20 do 60 °C. Współczynnik poprawkowy LMTD dla tego układu wynosi F = 0,9, a U = 300 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 610 kWF = 0,9U = 300 W/(m²·K)Th: 110 → 45 °CTc: 20 → 60 °C
A = m²
5.Trudny
długośćT155 °C105 °C?10 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła typu rura w rurze gorący olej (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) płynie w rurze wewnętrznej i stygnie od 155 do 105 °C. Woda (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) w przestrzeni pierścieniowej wpływa z temperaturą 10 °C. Rura wewnętrzna ma średnicę 25 mm, a U = 400 W/(m²·K) odnosi się do tej średnicy. Wyznacz potrzebną długość rury L.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 155 → 105 °Cṁc = 0,5 kg/sTc,in = 10 °CD = 25 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m
6.Trudny
długośćT165 °C90 °C42,56 °C30 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) stygnie od 165 do 90 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa 1,5 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływającej z temperaturą 30 °C. Przy U = 500 W/(m²·K) wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 165 → 90 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²

Klucz odpowiedzi

  1. 1. ΔTlm = 37,44 K
  2. 2. Tc,out = 35,12 °C
  3. 3. A = 3,433 m²
  4. 4. A = 62,64 m²
  5. 5. L = 17,29 m
  6. 6. A = 1,799 m²

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