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.

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
długośćT130 °C80 °C?20 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) stygnie od 130 do 80 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa on 2 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 = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 130 → 80 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
2.Łatwy
długośćT175 °C130 °C25 °C15 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła gorący płyn stygnie od 175 do 130 °C, a zimny nagrzewa się od 15 do 25 °C. Wyznacz średnią logarytmiczną różnicę temperatur ΔTlm.

Th: 175 → 130 °CTc: 15 → 25 °C
ΔTlm = K
3.Średni
długośćT175 °C40 °C35 °C25 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła (jeden przepływ w płaszczu, dwa przepływy w rurach) ma przekazywać 240 kW. Gorący płyn stygnie od 175 do 40 °C, a zimny nagrzewa się od 25 do 35 °C. Współczynnik poprawkowy LMTD dla tego układu wynosi F = 0,85, a U = 200 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 240 kWF = 0,85U = 200 W/(m²·K)Th: 175 → 40 °CTc: 25 → 35 °C
A = m²
4.Średni
długośćT110 °C35 °C75 °C20 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Przeciwprądowy wymiennik ciepła przekazuje 240 kW. Jego powierzchnia wymiany ciepła wynosi 20 m². Gorący płyn stygnie od 110 do 35 °C, a zimny nagrzewa się od 20 do 75 °C. Wyznacz współczynnik przenikania ciepła U.

Q̇ = 240 kWA = 20 m²Th: 110 → 35 °CTc: 20 → 75 °C
U = W/(m²·K)
5.Trudny
długośćT180 °C160 °C32,99 °C30 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) stygnie od 180 do 160 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa 2 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływającej z temperaturą 30 °C. Przy U = 200 W/(m²·K) wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 180 → 160 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.Trudny
długośćT125 °C95 °C?10 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła typu rura w rurze gorący olej (0,8 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) płynie w rurze wewnętrznej i stygnie od 125 do 95 °C. Woda (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) w przestrzeni pierścieniowej wpływa z temperaturą 10 °C. Rura wewnętrzna ma średnicę 25 mm, a U = 250 W/(m²·K) odnosi się do tej średnicy. Wyznacz potrzebną długość rury L.

ṁh = 0,8 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 125 → 95 °Cṁc = 1,5 kg/sTc,in = 10 °CD = 25 mmU = 250 W/(m²·K)
L = m

Klucz odpowiedzi

  1. 1. Tc,out = 32,56 °C
  2. 2. ΔTlm = 131,7 K
  3. 3. A = 25,23 m²
  4. 4. U = 508,4 W/(m²·K)
  5. 5. A = 0,9036 m²
  6. 6. L = 26,86 m

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