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
długośćT170 °C115 °C150 °C10 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła gorący płyn stygnie od 170 do 115 °C, a zimny nagrzewa się od 10 do 150 °C. Wyznacz średnią logarytmiczną różnicę temperatur ΔTlm.

Th: 170 → 115 °CTc: 10 → 150 °C
ΔTlm = K
2.Łatwy
długośćT115 °C75 °C?15 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) stygnie od 115 do 75 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa on 0,5 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), która wpływa z temperaturą 15 °C. Do otoczenia nie jest tracone żadne ciepło. Wyznacz temperaturę wody na wylocie Tc,out.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 115 → 75 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
3.Średni
długośćT110 °C10 °C75 °CΔT₁ΔT₂kondensująca para

W skraplaczu para skrapla się na zewnętrznej powierzchni rur w stałej temperaturze 110 °C. Woda chłodząca (3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) płynie przez rury i nagrzewa się od 10 do 75 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 3000 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Ts = 110 °Cṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 75 °CU = 3000 W/(m²·K)
A = m²
4.Średni
długośćT145 °C120 °C40 °C20 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Przeciwprądowy wymiennik ciepła przekazuje 190 kW. Gorący płyn stygnie od 145 do 120 °C, a zimny nagrzewa się od 20 do 40 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 500 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 190 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 145 → 120 °CTc: 20 → 40 °C
A = m²
5.Trudny
długośćT140 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂kondensująca para

Para skrapla się w stałej temperaturze 140 °C na zewnętrznej powierzchni rur skraplacza o powierzchni wymiany ciepła 2,5 m² i U = 1000 W/(m²·K). Woda chłodząca (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływa do rur z temperaturą 10 °C. Wyznacz temperaturę wody na wylocie Tc,out.

Ts = 140 °CA = 2,5 m²U = 1000 W/(m²·K)ṁ = 0,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
6.Trudny
długośćT135 °C60 °C64,86 °C20 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (2 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) stygnie od 135 do 60 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa 2 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływającej z temperaturą 20 °C. Przy U = 200 W/(m²·K) wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 135 → 60 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²

Klucz odpowiedzi

  1. 1. ΔTlm = 51,26 K
  2. 2. Tc,out = 75,29 °C
  3. 3. A = 4,388 m²
  4. 4. A = 3,708 m²
  5. 5. Tc,out = 100,7 °C
  6. 6. A = 34,94 m²

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