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 1,2 kg/s czynnika (etanol, cp = 2,44 kJ/(kg·K)) jest chłodzone od 90 do 35 °C. Wyznacz strumień ciepła Q̇.

ṁ = 1,2 kg/scp = 2,44 kJ/(kg·K)T: 90 → 35 °C
Q̇ = kW
2.Łatwy
długośćT180 °C90 °C25 °C80 °CΔT₁ΔT₂współprąd

We współprądowym wymienniku ciepła gorący płyn stygnie od 180 do 90 °C, a zimny nagrzewa się od 25 do 80 °C. Wyznacz średnią logarytmiczną różnicę temperatur ΔTlm.

Th: 180 → 90 °CTc: 25 → 80 °C
ΔTlm = K
3.Średni
długośćT175 °C160 °C25 °C85 °CΔT₁ΔT₂współprąd

Współprądowy wymiennik ciepła przekazuje 180 kW. Gorący płyn stygnie od 175 do 160 °C, a zimny nagrzewa się od 25 do 85 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 300 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 180 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 175 → 160 °CTc: 25 → 85 °C
A = m²
4.Średni
długośćT125 °C110 °C40 °C15 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła (jeden przepływ w płaszczu, dwa przepływy w rurach) ma przekazywać 270 kW. Gorący płyn stygnie od 125 do 110 °C, a zimny nagrzewa się od 15 do 40 °C. Współczynnik poprawkowy LMTD dla tego układu wynosi F = 0,8, a U = 1000 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 270 kWF = 0,8U = 1000 W/(m²·K)Th: 125 → 110 °CTc: 15 → 40 °C
A = m²
5.Trudny
długośćT110 °C??15 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła oba strumienie mają tę samą pojemność cieplną strumienia, ṁ·cp = 1,5 kW/K. Gorący strumień wpływa z temperaturą 110 °C, a zimny 15 °C. Wymiennik ma A = 3 m² i U = 800 W/(m²·K). Wyznacz temperaturę gorącego strumienia na wylocie Th,out.

Ch = Cc = 1,5 kW/KTh,in = 110 °CTc,in = 15 °CA = 3 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Trudny
długośćT155 °C110 °C26,3 °C15 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) stygnie od 155 do 110 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa 1 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 = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 155 → 110 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²

Klucz odpowiedzi

  1. 1. Q̇ = 161 kW
  2. 2. ΔTlm = 52,9 K
  3. 3. A = 5,545 m²
  4. 4. A = 3,754 m²
  5. 5. Th,out = 51,54 °C
  6. 6. A = 0,8514 m²

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