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
długośćT115 °C55 °C?30 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Gorący olej (2 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) stygnie od 115 do 55 °C w wymienniku przeciwprądowym. Podgrzewa on 1,5 kg/s wody (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), która wpływa z temperaturą 30 °C. Do otoczenia nie jest tracone żadne ciepło. Wyznacz temperaturę wody na wylocie Tc,out.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 115 → 55 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
2.Łatwy
długośćT155 °C135 °C85 °C25 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła gorący płyn stygnie od 155 do 135 °C, a zimny nagrzewa się od 25 do 85 °C. Wyznacz średnią logarytmiczną różnicę temperatur ΔTlm.

Th: 155 → 135 °CTc: 25 → 85 °C
ΔTlm = K
3.Średni
długośćT80 °C30 °C55 °C10 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

Przeciwprądowy wymiennik ciepła przekazuje 390 kW. Gorący płyn stygnie od 80 do 30 °C, a zimny nagrzewa się od 10 do 55 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 1000 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Q̇ = 390 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 80 → 30 °CTc: 10 → 55 °C
A = m²
4.Średni
długośćT140 °C25 °C100 °CΔT₁ΔT₂kondensująca para

W skraplaczu para skrapla się na zewnętrznej powierzchni rur w stałej temperaturze 140 °C. Woda chłodząca (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) płynie przez rury i nagrzewa się od 25 do 100 °C. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 2500 W/(m²·K). Wyznacz potrzebną powierzchnię wymiany ciepła A.

Ts = 140 °Cṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 25 → 100 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
5.Trudny
długośćT125 °C??15 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła oba strumienie mają tę samą pojemność cieplną strumienia, ṁ·cp = 1 kW/K. Gorący strumień wpływa z temperaturą 125 °C, a zimny 15 °C. Wymiennik ma A = 3 m² i U = 500 W/(m²·K). Wyznacz temperaturę gorącego strumienia na wylocie Th,out.

Ch = Cc = 1 kW/KTh,in = 125 °CTc,in = 15 °CA = 3 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Trudny
długośćT105 °C??10 °CΔT₁ΔT₂przeciwprąd

W przeciwprądowym wymienniku ciepła oba strumienie mają tę samą pojemność cieplną strumienia, ṁ·cp = 1,5 kW/K. Gorący strumień wpływa z temperaturą 105 °C, a zimny 10 °C. Wymiennik ma A = 6 m² i U = 200 W/(m²·K). Wyznacz temperaturę gorącego strumienia na wylocie Th,out.

Ch = Cc = 1,5 kW/KTh,in = 105 °CTc,in = 10 °CA = 6 m²U = 200 W/(m²·K)
Th,out = °C

Klucz odpowiedzi

  1. 1. Tc,out = 77,85 °C
  2. 2. ΔTlm = 88,5 K
  3. 3. A = 17,41 m²
  4. 4. A = 3,531 m²
  5. 5. Th,out = 59 °C
  6. 6. Th,out = 62,78 °C

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