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
długośćT115 °C50 °C?30 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) stygnie od 115 do 50 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa on 1,5 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 = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 115 → 50 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
2.Łatwy
długośćT135 °C40 °C100 °C15 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła gorący płyn stygnie od 135 do 40 °C, a zimny nagrzewa się od 15 do 100 °C. Wyznacz średnią logarytmiczną różnicę temperatur ΔTlm.

Th: 135 → 40 °CTc: 15 → 100 °C
ΔTlm = K
3.Średni
długośćT120 °C70 °C15 °C25 °CΔT₁ΔT₂współprąd

Współprądowy wymiennik ciepła przekazuje 320 kW. Jego powierzchnia wymiany ciepła wynosi 5 m². Gorący płyn stygnie od 120 do 70 °C, a zimny nagrzewa się od 15 do 25 °C. Wyznacz współczynnik przenikania ciepła U.

Q̇ = 320 kWA = 5 m²Th: 120 → 70 °CTc: 15 → 25 °C
U = W/(m²·K)
4.Średni
długośćT135 °C115 °C105 °C25 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Przeciwprądowy wymiennik ciepła przekazuje 250 kW. Gorący płyn stygnie od 135 do 115 °C, a zimny nagrzewa się od 25 do 105 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 300 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 250 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 135 → 115 °CTc: 25 → 105 °C
A = m²
5.Trudny
długośćT105 °C45 °C25,07 °C10 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) stygnie od 105 do 45 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa 2 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływającej z temperaturą 10 °C. Przy U = 1500 W/(m²·K) wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 105 → 45 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.Trudny
długośćT155 °C60 °C36,14 °C10 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) stygnie od 155 do 60 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa 2 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływającej z temperaturą 10 °C. Przy U = 800 W/(m²·K) wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 155 → 60 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²

Klucz odpowiedzi

  1. 1. Tc,out = 62,66 °C
  2. 2. ΔTlm = 29,72 K
  3. 3. U = 903,8 W/(m²·K)
  4. 4. A = 15,26 m²
  5. 5. A = 1,544 m²
  6. 6. A = 3,435 m²

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