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 (etanol, cp = 2,44 kJ/(kg·K)) jest podgrzewane od 20 do 50 °C. Wyznacz strumień ciepła Q̇.

ṁ = 0,3 kg/scp = 2,44 kJ/(kg·K)T: 20 → 50 °C
Q̇ = kW
2.Łatwy
długośćT170 °C40 °C155 °C10 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła gorący płyn stygnie od 170 do 40 °C, a zimny nagrzewa się od 10 do 155 °C. Wyznacz średnią logarytmiczną różnicę temperatur ΔTlm.

Th: 170 → 40 °CTc: 10 → 155 °C
ΔTlm = K
3.Średni
długośćT100 °C25 °C45 °CΔT₁ΔT₂kondensująca para

W skraplaczu para skrapla się na zewnętrznej powierzchni rur w stałej temperaturze 100 °C. Woda chłodząca (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) płynie przez rury i nagrzewa się od 25 do 45 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 2500 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Ts = 100 °Cṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 25 → 45 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
4.Średni
długośćT170 °C115 °C120 °C10 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Przeciwprądowy wymiennik ciepła przekazuje 450 kW. Jego powierzchnia wymiany ciepła wynosi 6 m². Gorący płyn stygnie od 170 do 115 °C, a zimny nagrzewa się od 10 do 120 °C. Wyznacz współczynnik przenikania ciepła U.

Q̇ = 450 kWA = 6 m²Th: 170 → 115 °CTc: 10 → 120 °C
U = W/(m²·K)
5.Trudny
długośćT175 °C75 °C29,94 °C10 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) stygnie od 175 do 75 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa 3 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływającej z temperaturą 10 °C. Przy U = 200 W/(m²·K) wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 175 → 75 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.Trudny
długośćT135 °C85 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂współprąd

We współprądowym wymienniku ciepła typu rura w rurze gorący olej (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) płynie w rurze wewnętrznej i stygnie od 135 do 85 °C. Woda (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) w przestrzeni pierścieniowej wpływa z temperaturą 20 °C. Rura wewnętrzna ma średnicę 50 mm, a U = 250 W/(m²·K) odnosi się do tej średnicy. Wyznacz potrzebną długość rury L.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 135 → 85 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 20 °CD = 50 mmU = 250 W/(m²·K)
L = m

Klucz odpowiedzi

  1. 1. Q̇ = 21,96 kW
  2. 2. ΔTlm = 21,64 K
  3. 3. A = 0,5186 m²
  4. 4. U = 1012 W/(m²·K)
  5. 5. A = 12,53 m²
  6. 6. L = 16,78 m

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