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
długośćT165 °C65 °C110 °C20 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Przeciwprądowy wymiennik ciepła ma powierzchnię wymiany ciepła 12 m² i współczynnik przenikania ciepła 200 W/(m²·K). Gorący płyn stygnie od 165 do 65 °C, a zimny nagrzewa się od 20 do 110 °C. Wyznacz strumień ciepła Q̇.

A = 12 m²U = 200 W/(m²·K)Th: 165 → 65 °CTc: 20 → 110 °C
Q̇ = kW
2.Łatwy
długośćT120 °C105 °C75 °C20 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła gorący płyn stygnie od 120 do 105 °C, a zimny nagrzewa się od 20 do 75 °C. Wyznacz średnią logarytmiczną różnicę temperatur ΔTlm.

Th: 120 → 105 °CTc: 20 → 75 °C
ΔTlm = K
3.Średni
długośćT105 °C15 °C35 °CΔT₁ΔT₂kondensująca para

W skraplaczu para skrapla się na zewnętrznej powierzchni rur w stałej temperaturze 105 °C. Woda chłodząca (4 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) płynie przez rury i nagrzewa się od 15 do 35 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 1000 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Ts = 105 °Cṁ = 4 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 35 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
4.Średni
długośćT175 °C85 °C10 °C65 °CΔT₁ΔT₂współprąd

Współprądowy wymiennik ciepła przekazuje 80 kW. Jego powierzchnia wymiany ciepła wynosi 5 m². Gorący płyn stygnie od 175 do 85 °C, a zimny nagrzewa się od 10 do 65 °C. Wyznacz współczynnik przenikania ciepła U.

Q̇ = 80 kWA = 5 m²Th: 175 → 85 °CTc: 10 → 65 °C
U = W/(m²·K)
5.Trudny
długośćT145 °C95 °C34,98 °C30 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) stygnie od 145 do 95 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa 3 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływającej z temperaturą 30 °C. Przy U = 300 W/(m²·K) wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 145 → 95 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
6.Trudny
długośćT100 °C50 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂współprąd

We współprądowym wymienniku ciepła typu rura w rurze gorący olej (0,2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) płynie w rurze wewnętrznej i stygnie od 100 do 50 °C. Woda (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) w przestrzeni pierścieniowej wpływa z temperaturą 25 °C. Rura wewnętrzna ma średnicę 25 mm, a U = 300 W/(m²·K) odnosi się do tej średnicy. Wyznacz potrzebną długość rury L.

ṁh = 0,2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 100 → 50 °Cṁc = 1,5 kg/sTc,in = 25 °CD = 25 mmU = 300 W/(m²·K)
L = m

Klucz odpowiedzi

  1. 1. Q̇ = 119,6 kW
  2. 2. ΔTlm = 62,89 K
  3. 3. A = 4,202 m²
  4. 4. U = 232,9 W/(m²·K)
  5. 5. A = 2,435 m²
  6. 6. L = 20,76 m

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