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
długośćT95 °C80 °C80 °C30 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Przeciwprądowy wymiennik ciepła ma powierzchnię wymiany ciepła 3 m² i współczynnik przenikania ciepła 500 W/(m²·K). Gorący płyn stygnie od 95 do 80 °C, a zimny nagrzewa się od 30 do 80 °C. Wyznacz strumień ciepła Q̇.

A = 3 m²U = 500 W/(m²·K)Th: 95 → 80 °CTc: 30 → 80 °C
Q̇ = kW
2.Łatwy
długośćT95 °C65 °C55 °C30 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła gorący płyn stygnie od 95 do 65 °C, a zimny nagrzewa się od 30 do 55 °C. Wyznacz średnią logarytmiczną różnicę temperatur ΔTlm.

Th: 95 → 65 °CTc: 30 → 55 °C
ΔTlm = K
3.Średni
długośćT160 °C70 °C145 °C30 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła (jeden przepływ w płaszczu, dwa przepływy w rurach) ma przekazywać 660 kW. Gorący płyn stygnie od 160 do 70 °C, a zimny nagrzewa się od 30 do 145 °C. Współczynnik poprawkowy LMTD dla tego układu wynosi F = 0,85, a U = 300 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 660 kWF = 0,85U = 300 W/(m²·K)Th: 160 → 70 °CTc: 30 → 145 °C
A = m²
4.Średni
długośćT120 °C20 °C80 °CΔT₁ΔT₂kondensująca para

W skraplaczu para skrapla się na zewnętrznej powierzchni rur w stałej temperaturze 120 °C. Woda chłodząca (4 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) płynie przez rury i nagrzewa się od 20 do 80 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 1500 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Ts = 120 °Cṁ = 4 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 80 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
5.Trudny
długośćT145 °C80 °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 145 do 80 °C. Woda (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) w przestrzeni pierścieniowej wpływa z temperaturą 20 °C. Rura wewnętrzna ma średnicę 32 mm, a U = 150 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: 145 → 80 °Cṁc = 0,5 kg/sTc,in = 20 °CD = 32 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m
6.Trudny
długośćT110 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂kondensująca para

Para skrapla się w stałej temperaturze 110 °C na zewnętrznej powierzchni rur skraplacza o powierzchni wymiany ciepła 8 m² i U = 1000 W/(m²·K). Woda chłodząca (3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływa do rur z temperaturą 15 °C. Wyznacz temperaturę wody na wylocie Tc,out.

Ts = 110 °CA = 8 m²U = 1000 W/(m²·K)ṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C

Klucz odpowiedzi

  1. 1. Q̇ = 43,61 kW
  2. 2. ΔTlm = 37,44 K
  3. 3. A = 101,5 m²
  4. 4. A = 10,21 m²
  5. 5. L = 60,34 m
  6. 6. Tc,out = 59,8 °C

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