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
długośćT135 °C90 °C?15 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) stygnie od 135 do 90 °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 = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 135 → 90 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
2.Łatwy
długośćT120 °C75 °C85 °C15 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła gorący płyn stygnie od 120 do 75 °C, a zimny nagrzewa się od 15 do 85 °C. Wyznacz średnią logarytmiczną różnicę temperatur ΔTlm.

Th: 120 → 75 °CTc: 15 → 85 °C
ΔTlm = K
3.Średni
długośćT135 °C70 °C105 °C30 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Przeciwprądowy wymiennik ciepła przekazuje 30 kW. Gorący płyn stygnie od 135 do 70 °C, a zimny nagrzewa się od 30 do 105 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 200 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 30 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 135 → 70 °CTc: 30 → 105 °C
A = m²
4.Średni
długośćT80 °C60 °C65 °C25 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Przeciwprądowy wymiennik ciepła przekazuje 490 kW. Gorący płyn stygnie od 80 do 60 °C, a zimny nagrzewa się od 25 do 65 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 200 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 490 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 80 → 60 °CTc: 25 → 65 °C
A = m²
5.Trudny
długośćT95 °C70 °C12,49 °C10 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) stygnie od 95 do 70 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa 3 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływającej z temperaturą 10 °C. Przy U = 500 W/(m²·K) wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 95 → 70 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.Trudny
długośćT95 °C50 °C?20 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła typu rura w rurze gorący olej (0,3 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) płynie w rurze wewnętrznej i stygnie od 95 do 50 °C. Woda (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) w przestrzeni pierścieniowej wpływa z temperaturą 20 °C. Rura wewnętrzna ma średnicę 50 mm, a U = 400 W/(m²·K) odnosi się do tej średnicy. Wyznacz potrzebną długość rury L.

ṁh = 0,3 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 95 → 50 °Cṁc = 1,5 kg/sTc,in = 20 °CD = 50 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m

Klucz odpowiedzi

  1. 1. Tc,out = 89,28 °C
  2. 2. ΔTlm = 46,38 K
  3. 3. A = 4,315 m²
  4. 4. A = 103,8 m²
  5. 5. A = 0,8845 m²
  6. 6. L = 10,46 m

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