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

W wymienniku ciepła 0,3 kg/s czynnika (lekki olej, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) jest chłodzone od 115 do 55 °C. Wyznacz strumień ciepła Q̇.

ṁ = 0,3 kg/scp = 2,1 kJ/(kg·K)T: 115 → 55 °C
Q̇ = kW
2.Łatwy
długośćT155 °C70 °C120 °C20 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła gorący płyn stygnie od 155 do 70 °C, a zimny nagrzewa się od 20 do 120 °C. Wyznacz średnią logarytmiczną różnicę temperatur ΔTlm.

Th: 155 → 70 °CTc: 20 → 120 °C
ΔTlm = K
3.Średni
długośćT140 °C30 °C120 °CΔT₁ΔT₂kondensująca para

W skraplaczu para skrapla się na zewnętrznej powierzchni rur w stałej temperaturze 140 °C. Woda chłodząca (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) płynie przez rury i nagrzewa się od 30 do 120 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 3000 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Ts = 140 °Cṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 120 °CU = 3000 W/(m²·K)
A = m²
4.Średni
długośćT165 °C25 °C145 °C10 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Przeciwprądowy wymiennik ciepła przekazuje 280 kW. Jego powierzchnia wymiany ciepła wynosi 15 m². Gorący płyn stygnie od 165 do 25 °C, a zimny nagrzewa się od 10 do 145 °C. Wyznacz współczynnik przenikania ciepła U.

Q̇ = 280 kWA = 15 m²Th: 165 → 25 °CTc: 10 → 145 °C
U = W/(m²·K)
5.Trudny
długośćT135 °C115 °C26 °C15 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) stygnie od 135 do 115 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa 1,5 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływającej z temperaturą 15 °C. Przy U = 500 W/(m²·K) wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 135 → 115 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.Trudny
długośćT110 °C55 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂współprąd

We współprądowym 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 110 do 55 °C. Woda (0,8 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) w przestrzeni pierścieniowej wpływa z temperaturą 15 °C. Rura wewnętrzna ma średnicę 40 mm, a U = 200 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: 110 → 55 °Cṁc = 0,8 kg/sTc,in = 15 °CD = 40 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m

Klucz odpowiedzi

  1. 1. Q̇ = 37,8 kW
  2. 2. ΔTlm = 42,06 K
  3. 3. A = 2,375 m²
  4. 4. U = 1074 W/(m²·K)
  5. 5. A = 1,321 m²
  6. 6. L = 18,95 m

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