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
długośćT145 °C30 °C135 °C10 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła gorący płyn stygnie od 145 do 30 °C, a zimny nagrzewa się od 10 do 135 °C. Wyznacz średnią logarytmiczną różnicę temperatur ΔTlm.

Th: 145 → 30 °CTc: 10 → 135 °C
ΔTlm = K
2.Łatwy

W wymienniku ciepła 0,5 kg/s czynnika (lekki olej, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) jest podgrzewane od 30 do 65 °C. Wyznacz strumień ciepła Q̇.

ṁ = 0,5 kg/scp = 2,1 kJ/(kg·K)T: 30 → 65 °C
Q̇ = kW
3.Średni
długośćT100 °C10 °C40 °CΔT₁ΔT₂kondensująca para

W skraplaczu para skrapla się na zewnętrznej powierzchni rur w stałej temperaturze 100 °C. Woda chłodząca (3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) płynie przez rury i nagrzewa się od 10 do 40 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 1000 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Ts = 100 °Cṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 40 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
4.Średni
długośćT180 °C55 °C20 °C10 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Przeciwprądowy wymiennik ciepła przekazuje 450 kW. Gorący płyn stygnie od 180 do 55 °C, a zimny nagrzewa się od 10 do 20 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 300 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 450 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 180 → 55 °CTc: 10 → 20 °C
A = m²
5.Trudny
długośćT135 °C50 °C43,47 °C15 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) stygnie od 135 do 50 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa 3 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływającej z temperaturą 15 °C. Przy U = 1500 W/(m²·K) wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 135 → 50 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.Trudny
długośćT175 °C??20 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła oba strumienie mają tę samą pojemność cieplną strumienia, ṁ·cp = 2 kW/K. Gorący strumień wpływa z temperaturą 175 °C, a zimny 20 °C. Wymiennik ma A = 4 m² i U = 500 W/(m²·K). Wyznacz temperaturę gorącego strumienia na wylocie Th,out.

Ch = Cc = 2 kW/KTh,in = 175 °CTc,in = 20 °CA = 4 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C

Klucz odpowiedzi

  1. 1. ΔTlm = 14,43 K
  2. 2. Q̇ = 36,75 kW
  3. 3. A = 5,085 m²
  4. 4. A = 16,55 m²
  5. 5. A = 4,047 m²
  6. 6. Th,out = 97,5 °C

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