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
długośćT150 °C115 °C?10 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) stygnie od 150 do 115 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa on 0,8 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 = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 150 → 115 °Cṁc = 0,8 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
2.Łatwy
długośćT140 °C105 °C10 °C20 °CΔT₁ΔT₂współprąd

We współprądowym wymienniku ciepła gorący płyn stygnie od 140 do 105 °C, a zimny nagrzewa się od 10 do 20 °C. Wyznacz średnią logarytmiczną różnicę temperatur ΔTlm.

Th: 140 → 105 °CTc: 10 → 20 °C
ΔTlm = K
3.Średni
długośćT110 °C55 °C40 °C20 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Przeciwprądowy wymiennik ciepła przekazuje 40 kW. Jego powierzchnia wymiany ciepła wynosi 15 m². Gorący płyn stygnie od 110 do 55 °C, a zimny nagrzewa się od 20 do 40 °C. Wyznacz współczynnik przenikania ciepła U.

Q̇ = 40 kWA = 15 m²Th: 110 → 55 °CTc: 20 → 40 °C
U = W/(m²·K)
4.Średni
długośćT120 °C80 °C30 °C20 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Przeciwprądowy wymiennik ciepła przekazuje 490 kW. Gorący płyn stygnie od 120 do 80 °C, a zimny nagrzewa się od 20 do 30 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 800 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 490 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 120 → 80 °CTc: 20 → 30 °C
A = m²
5.Trudny
długośćT90 °C??25 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła oba strumienie mają tę samą pojemność cieplną strumienia, ṁ·cp = 3 kW/K. Gorący strumień wpływa z temperaturą 90 °C, a zimny 25 °C. Wymiennik ma A = 6 m² i U = 800 W/(m²·K). Wyznacz temperaturę gorącego strumienia na wylocie Th,out.

Ch = Cc = 3 kW/KTh,in = 90 °CTc,in = 25 °CA = 6 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Trudny
długośćT105 °C45 °C40,07 °C25 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) stygnie od 105 do 45 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa 3 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływającej z temperaturą 25 °C. Przy U = 1000 W/(m²·K) wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 105 → 45 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²

Klucz odpowiedzi

  1. 1. Tc,out = 36,17 °C
  2. 2. ΔTlm = 105,9 K
  3. 3. U = 52,81 W/(m²·K)
  4. 4. A = 8,278 m²
  5. 5. Th,out = 50 °C
  6. 6. A = 4,954 m²

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