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 0,8 kg/s czynnika (etanol, cp = 2,44 kJ/(kg·K)) jest chłodzone od 65 do 25 °C. Wyznacz strumień ciepła Q̇.

ṁ = 0,8 kg/scp = 2,44 kJ/(kg·K)T: 65 → 25 °C
Q̇ = kW
2.Łatwy
długośćT90 °C65 °C55 °C15 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Przeciwprądowy wymiennik ciepła ma powierzchnię wymiany ciepła 12 m² i współczynnik przenikania ciepła 300 W/(m²·K). Gorący płyn stygnie od 90 do 65 °C, a zimny nagrzewa się od 15 do 55 °C. Wyznacz strumień ciepła Q̇.

A = 12 m²U = 300 W/(m²·K)Th: 90 → 65 °CTc: 15 → 55 °C
Q̇ = kW
3.Średni
długośćT175 °C75 °C120 °C30 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Przeciwprądowy wymiennik ciepła przekazuje 140 kW. Jego powierzchnia wymiany ciepła wynosi 5 m². Gorący płyn stygnie od 175 do 75 °C, a zimny nagrzewa się od 30 do 120 °C. Wyznacz współczynnik przenikania ciepła U.

Q̇ = 140 kWA = 5 m²Th: 175 → 75 °CTc: 30 → 120 °C
U = W/(m²·K)
4.Średni
długośćT110 °C30 °C100 °CΔT₁ΔT₂kondensująca para

W skraplaczu para skrapla się na zewnętrznej powierzchni rur w stałej temperaturze 110 °C. Woda chłodząca (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) płynie przez rury i nagrzewa się od 30 do 100 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 2000 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Ts = 110 °Cṁ = 0,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 100 °CU = 2000 W/(m²·K)
A = m²
5.Trudny
długośćT140 °C20 °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 = 1500 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 = 140 °CA = 2,5 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
6.Trudny
długośćT140 °C120 °C41,96 °C30 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) stygnie od 140 do 120 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa 1 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) wpływającej z temperaturą 30 °C. Przy U = 1000 W/(m²·K) wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 140 → 120 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²

Klucz odpowiedzi

  1. 1. Q̇ = 78,08 kW
  2. 2. Q̇ = 151,4 kW
  3. 3. U = 561,9 W/(m²·K)
  4. 4. A = 2,173 m²
  5. 5. Tc,out = 74,02 °C
  6. 6. A = 0,5321 m²

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