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.

Nowa karta pracyĆwicz online z podpowiedziami

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
długośćT155 °C30 °C60 °C10 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła gorący płyn stygnie od 155 do 30 °C, a zimny nagrzewa się od 10 do 60 °C. Wyznacz średnią logarytmiczną różnicę temperatur ΔTlm.

Th: 155 → 30 °CTc: 10 → 60 °C
ΔTlm = K
2.Łatwy
długośćT140 °C110 °C?30 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) stygnie od 140 do 110 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa on 3 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), która wpływa z temperaturą 30 °C. Do otoczenia nie jest tracone żadne ciepło. Wyznacz temperaturę wody na wylocie Tc,out.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 140 → 110 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
3.Średni
długośćT100 °C55 °C90 °C25 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Przeciwprądowy wymiennik ciepła przekazuje 230 kW. Gorący płyn stygnie od 100 do 55 °C, a zimny nagrzewa się od 25 do 90 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 1500 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 230 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 100 → 55 °CTc: 25 → 90 °C
A = m²
4.Średni
długośćT180 °C155 °C25 °C80 °CΔT₁ΔT₂współprąd

Współprądowy wymiennik ciepła przekazuje 40 kW. Jego powierzchnia wymiany ciepła wynosi 4 m². Gorący płyn stygnie od 180 do 155 °C, a zimny nagrzewa się od 25 do 80 °C. Wyznacz współczynnik przenikania ciepła U.

Q̇ = 40 kWA = 4 m²Th: 180 → 155 °CTc: 25 → 80 °C
U = W/(m²·K)
5.Trudny
długośćT140 °C120 °C42,01 °C20 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) stygnie od 140 do 120 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa 1 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływającej z temperaturą 20 °C. Przy U = 200 W/(m²·K) wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 140 → 120 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.Trudny
długośćT125 °C90 °C?10 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym 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 125 do 90 °C. Woda (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) w przestrzeni pierścieniowej wpływa z temperaturą 10 °C. Rura wewnętrzna ma średnicę 50 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: 125 → 90 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 10 °CD = 50 mmU = 300 W/(m²·K)
L = m

Klucz odpowiedzi

  1. 1. ΔTlm = 48,13 K
  2. 2. Tc,out = 35,02 °C
  3. 3. A = 8,423 m²
  4. 4. U = 90,74 W/(m²·K)
  5. 5. A = 4,647 m²
  6. 6. L = 3,288 m

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