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
długośćT95 °C70 °C50 °C20 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła gorący płyn stygnie od 95 do 70 °C, a zimny nagrzewa się od 20 do 50 °C. Wyznacz średnią logarytmiczną różnicę temperatur ΔTlm.

Th: 95 → 70 °CTc: 20 → 50 °C
ΔTlm = K
2.Łatwy
długośćT145 °C80 °C?20 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) stygnie od 145 do 80 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa on 3 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), która wpływa z temperaturą 20 °C. Do otoczenia nie jest tracone żadne ciepło. Wyznacz temperaturę wody na wylocie Tc,out.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 145 → 80 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
3.Średni
długośćT165 °C100 °C135 °C20 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Przeciwprądowy wymiennik ciepła przekazuje 100 kW. Gorący płyn stygnie od 165 do 100 °C, a zimny nagrzewa się od 20 do 135 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 300 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 100 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 165 → 100 °CTc: 20 → 135 °C
A = m²
4.Średni
długośćT170 °C150 °C150 °C30 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Przeciwprądowy wymiennik ciepła przekazuje 20 kW. Gorący płyn stygnie od 170 do 150 °C, a zimny nagrzewa się od 30 do 150 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 500 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 20 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 170 → 150 °CTc: 30 → 150 °C
A = m²
5.Trudny
długośćT145 °C115 °C?25 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła typu rura w rurze gorący olej (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) płynie w rurze wewnętrznej i stygnie od 145 do 115 °C. Woda (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) w przestrzeni pierścieniowej wpływa z temperaturą 25 °C. Rura wewnętrzna ma średnicę 50 mm, a U = 400 W/(m²·K) odnosi się do tej średnicy. Wyznacz potrzebną długość rury L.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 145 → 115 °Cṁc = 0,5 kg/sTc,in = 25 °CD = 50 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m
6.Trudny
długośćT120 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂kondensująca para

Para skrapla się w stałej temperaturze 120 °C na zewnętrznej powierzchni rur skraplacza o powierzchni wymiany ciepła 8 m² i U = 2500 W/(m²·K). Woda chłodząca (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływa do rur z temperaturą 25 °C. Wyznacz temperaturę wody na wylocie Tc,out.

Ts = 120 °CA = 8 m²U = 2500 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C

Klucz odpowiedzi

  1. 1. ΔTlm = 47,46 K
  2. 2. Tc,out = 41,77 °C
  3. 3. A = 6,539 m²
  4. 4. A = 0,7167 m²
  5. 5. L = 5,685 m
  6. 6. Tc,out = 111,3 °C

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