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
długośćT90 °C70 °C80 °C15 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła gorący płyn stygnie od 90 do 70 °C, a zimny nagrzewa się od 15 do 80 °C. Wyznacz średnią logarytmiczną różnicę temperatur ΔTlm.

Th: 90 → 70 °CTc: 15 → 80 °C
ΔTlm = K
2.Łatwy
długośćT175 °C85 °C?25 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) stygnie od 175 do 85 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa on 3 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), która wpływa z temperaturą 25 °C. Do otoczenia nie jest tracone żadne ciepło. Wyznacz temperaturę wody na wylocie Tc,out.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 175 → 85 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
3.Średni
długośćT165 °C70 °C20 °C65 °CΔT₁ΔT₂współprąd

Współprądowy wymiennik ciepła przekazuje 210 kW. Gorący płyn stygnie od 165 do 70 °C, a zimny nagrzewa się od 20 do 65 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 300 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 210 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 165 → 70 °CTc: 20 → 65 °C
A = m²
4.Średni
długośćT160 °C145 °C145 °C15 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Przeciwprądowy wymiennik ciepła przekazuje 120 kW. Gorący płyn stygnie od 160 do 145 °C, a zimny nagrzewa się od 15 do 145 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 1000 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 120 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 160 → 145 °CTc: 15 → 145 °C
A = m²
5.Trudny
długośćT115 °C65 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂współprąd

We współprądowym wymienniku ciepła typu rura w rurze gorący olej (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) płynie w rurze wewnętrznej i stygnie od 115 do 65 °C. Woda (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) w przestrzeni pierścieniowej wpływa z temperaturą 20 °C. Rura wewnętrzna ma średnicę 25 mm, a U = 250 W/(m²·K) odnosi się do tej średnicy. Wyznacz potrzebną długość rury L.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 115 → 65 °Cṁc = 1,5 kg/sTc,in = 20 °CD = 25 mmU = 250 W/(m²·K)
L = m
6.Trudny
długośćT130 °C70 °C101,8 °C30 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (2 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) stygnie od 130 do 70 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa 1 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływającej z temperaturą 30 °C. Przy U = 500 W/(m²·K) wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 130 → 70 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²

Klucz odpowiedzi

  1. 1. ΔTlm = 26,4 K
  2. 2. Tc,out = 49,76 °C
  3. 3. A = 16,84 m²
  4. 4. A = 2,253 m²
  5. 5. L = 121,3 m
  6. 6. A = 17,77 m²

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