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
długośćT120 °C80 °C?10 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) stygnie od 120 do 80 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa on 3 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 = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 120 → 80 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
2.Łatwy
długośćT180 °C30 °C155 °C10 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła gorący płyn stygnie od 180 do 30 °C, a zimny nagrzewa się od 10 do 155 °C. Wyznacz średnią logarytmiczną różnicę temperatur ΔTlm.

Th: 180 → 30 °CTc: 10 → 155 °C
ΔTlm = K
3.Średni
długośćT150 °C40 °C25 °C15 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Przeciwprądowy wymiennik ciepła przekazuje 350 kW. Gorący płyn stygnie od 150 do 40 °C, a zimny nagrzewa się od 15 do 25 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 1500 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 350 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 150 → 40 °CTc: 15 → 25 °C
A = m²
4.Średni
długośćT150 °C135 °C50 °C25 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła (jeden przepływ w płaszczu, dwa przepływy w rurach) ma przekazywać 340 kW. Gorący płyn stygnie od 150 do 135 °C, a zimny nagrzewa się od 25 do 50 °C. Współczynnik poprawkowy LMTD dla tego układu wynosi F = 0,85, a U = 1000 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 340 kWF = 0,85U = 1000 W/(m²·K)Th: 150 → 135 °CTc: 25 → 50 °C
A = m²
5.Trudny
długośćT125 °C40 °C65,84 °C15 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (2 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) stygnie od 125 do 40 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa 2 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływającej z temperaturą 15 °C. Przy U = 300 W/(m²·K) wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 125 → 40 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
6.Trudny
długośćT145 °C55 °C?25 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła typu rura w rurze gorący olej (0,2 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) płynie w rurze wewnętrznej i stygnie od 145 do 55 °C. Woda (0,2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) w przestrzeni pierścieniowej wpływa z temperaturą 25 °C. Rura wewnętrzna ma średnicę 50 mm, a U = 150 W/(m²·K) odnosi się do tej średnicy. Wyznacz potrzebną długość rury L.

ṁh = 0,2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 145 → 55 °Cṁc = 0,2 kg/sTc,in = 25 °CD = 50 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m

Klucz odpowiedzi

  1. 1. Tc,out = 13,35 °C
  2. 2. ΔTlm = 22,41 K
  3. 3. A = 3,755 m²
  4. 4. A = 3,812 m²
  5. 5. A = 35,72 m²
  6. 6. L = 41,77 m

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