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
długośćT140 °C105 °C?25 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) stygnie od 140 do 105 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa on 2 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), która wpływa z temperaturą 25 °C. Do otoczenia nie jest tracone żadne ciepło. Wyznacz temperaturę wody na wylocie Tc,out.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 140 → 105 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
2.Łatwy
długośćT120 °C90 °C70 °C20 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła gorący płyn stygnie od 120 do 90 °C, a zimny nagrzewa się od 20 do 70 °C. Wyznacz średnią logarytmiczną różnicę temperatur ΔTlm.

Th: 120 → 90 °CTc: 20 → 70 °C
ΔTlm = K
3.Średni
długośćT105 °C65 °C90 °C15 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła (jeden przepływ w płaszczu, dwa przepływy w rurach) ma przekazywać 440 kW. Gorący płyn stygnie od 105 do 65 °C, a zimny nagrzewa się od 15 do 90 °C. Współczynnik poprawkowy LMTD dla tego układu wynosi F = 0,95, a U = 500 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 440 kWF = 0,95U = 500 W/(m²·K)Th: 105 → 65 °CTc: 15 → 90 °C
A = m²
4.Średni
długośćT105 °C85 °C20 °C70 °CΔT₁ΔT₂współprąd

Współprądowy wymiennik ciepła przekazuje 240 kW. Jego powierzchnia wymiany ciepła wynosi 12 m². Gorący płyn stygnie od 105 do 85 °C, a zimny nagrzewa się od 20 do 70 °C. Wyznacz współczynnik przenikania ciepła U.

Q̇ = 240 kWA = 12 m²Th: 105 → 85 °CTc: 20 → 70 °C
U = W/(m²·K)
5.Trudny
długośćT140 °C??15 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła oba strumienie mają tę samą pojemność cieplną strumienia, ṁ·cp = 2 kW/K. Gorący strumień wpływa z temperaturą 140 °C, a zimny 15 °C. Wymiennik ma A = 3 m² i U = 800 W/(m²·K). Wyznacz temperaturę gorącego strumienia na wylocie Th,out.

Ch = Cc = 2 kW/KTh,in = 140 °CTc,in = 15 °CA = 3 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Trudny
długośćT125 °C60 °C35,44 °C30 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) stygnie od 125 do 60 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa 3 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływającej z temperaturą 30 °C. Przy U = 800 W/(m²·K) wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 125 → 60 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²

Klucz odpowiedzi

  1. 1. Tc,out = 29,4 °C
  2. 2. ΔTlm = 59,44 K
  3. 3. A = 31,86 m²
  4. 4. U = 495,6 W/(m²·K)
  5. 5. Th,out = 71,82 °C
  6. 6. A = 1,567 m²

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