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 3 kg/s czynnika (etanol, cp = 2,44 kJ/(kg·K)) jest podgrzewane od 10 do 85 °C. Wyznacz strumień ciepła Q̇.

ṁ = 3 kg/scp = 2,44 kJ/(kg·K)T: 10 → 85 °C
Q̇ = kW
2.Łatwy
długośćT160 °C105 °C60 °C15 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Przeciwprądowy wymiennik ciepła ma powierzchnię wymiany ciepła 15 m² i współczynnik przenikania ciepła 200 W/(m²·K). Gorący płyn stygnie od 160 do 105 °C, a zimny nagrzewa się od 15 do 60 °C. Wyznacz strumień ciepła Q̇.

A = 15 m²U = 200 W/(m²·K)Th: 160 → 105 °CTc: 15 → 60 °C
Q̇ = kW
3.Średni
długośćT80 °C60 °C65 °C30 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Przeciwprądowy wymiennik ciepła przekazuje 70 kW. Jego powierzchnia wymiany ciepła wynosi 25 m². Gorący płyn stygnie od 80 do 60 °C, a zimny nagrzewa się od 30 do 65 °C. Wyznacz współczynnik przenikania ciepła U.

Q̇ = 70 kWA = 25 m²Th: 80 → 60 °CTc: 30 → 65 °C
U = W/(m²·K)
4.Średni
długośćT90 °C75 °C50 °C30 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła (jeden przepływ w płaszczu, dwa przepływy w rurach) ma przekazywać 290 kW. Gorący płyn stygnie od 90 do 75 °C, a zimny nagrzewa się od 30 do 50 °C. Współczynnik poprawkowy LMTD dla tego układu wynosi F = 0,92, a U = 200 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 290 kWF = 0,92U = 200 W/(m²·K)Th: 90 → 75 °CTc: 30 → 50 °C
A = m²
5.Trudny
długośćT145 °C115 °C40,1 °C20 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) stygnie od 145 do 115 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa 1,5 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływającej z temperaturą 20 °C. Przy U = 500 W/(m²·K) wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 145 → 115 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.Trudny
długośćT105 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂kondensująca para

Para skrapla się w stałej temperaturze 105 °C na zewnętrznej powierzchni rur skraplacza o powierzchni wymiany ciepła 5 m² i U = 2000 W/(m²·K). Woda chłodząca (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływa do rur z temperaturą 20 °C. Wyznacz temperaturę wody na wylocie Tc,out.

Ts = 105 °CA = 5 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C

Klucz odpowiedzi

  1. 1. Q̇ = 549 kW
  2. 2. Q̇ = 284,7 kW
  3. 3. U = 129,4 W/(m²·K)
  4. 4. A = 37,13 m²
  5. 5. A = 2,523 m²
  6. 6. Tc,out = 87,75 °C

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