ใบงาน เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (LMTD) พร้อมเฉลย

ใบงาน เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (LMTD) ฟรีสำหรับพิมพ์: 6 ข้อ ตั้งแต่ระดับง่ายถึงระดับข้อสอบจริง พร้อมเฉลย พิมพ์หรือบันทึกเป็น PDF ได้

ใบงานใหม่ฝึกออนไลน์พร้อมคำใบ้

สำหรับผู้สอน: พิมพ์ ทำสำเนา และใช้ในชั้นเรียนได้ฟรี ใบงานใหม่แต่ละชุดมีค่าตัวเลขใหม่และเฉลยของตัวเอง หากใส่ลิงก์ไปยัง ExamProblems ในหน้ารายวิชาของคุณ เราจะขอบคุณมาก

ชื่อ: ____________________   วันที่: ____________

1.ง่าย

ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน เอทานอล 0.3 kg/s (cp = 2.44 kJ/(kg·K)) ถูกทำให้ร้อนขึ้นจาก 30 เป็น 45 °C จงหาอัตราการถ่ายเทความร้อน Q̇

ṁ = 0.3 kg/scp = 2.44 kJ/(kg·K)T: 30 → 45 °C
Q̇ = kW
2.ง่าย
ความยาวT110 °C80 °C30 °C50 °CΔT₁ΔT₂ไหลขนาน

ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไหลขนาน ของไหลร้อนเย็นลงจาก 110 เป็น 80 °C ขณะที่ของไหลเย็นร้อนขึ้นจาก 30 เป็น 50 °C จงหาผลต่างอุณหภูมิเฉลี่ยลอการิทึม ΔTlm

Th: 110 → 80 °CTc: 30 → 50 °C
ΔTlm = K
3.ปานกลาง
ความยาวT120 °C20 °C75 °CΔT₁ΔT₂ไอน้ำควบแน่น

ในเครื่องควบแน่น ไอน้ำควบแน่นที่ 120 °C คงที่ด้านนอกของท่อ น้ำหล่อเย็น (1 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K)) ไหลในท่อและร้อนขึ้นจาก 20 เป็น 75 °C สัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนรวมคือ 2000 W/(m²·K) จงหาพื้นที่ถ่ายเทความร้อน A ที่ต้องการ

Ts = 120 °Cṁ = 1 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 75 °CU = 2000 W/(m²·K)
A = m²
4.ปานกลาง
ความยาวT150 °C100 °C90 °C25 °CΔT₁ΔT₂ไหลสวนทาง

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ (หนึ่งทางผ่านเปลือก สองทางผ่านท่อ) ต้องถ่ายเทความร้อน 510 kW ของไหลร้อนเย็นลงจาก 150 เป็น 100 °C และของไหลเย็นร้อนขึ้นจาก 25 เป็น 90 °C ตัวประกอบแก้ไข LMTD สำหรับการจัดแบบนี้คือ F = 0.85 และ U = 1000 W/(m²·K) จงหาพื้นที่ถ่ายเทความร้อน A ที่ต้องการ

Q̇ = 510 kWF = 0.85U = 1000 W/(m²·K)Th: 150 → 100 °CTc: 25 → 90 °C
A = m²
5.ยาก
ความยาวT160 °C105 °C35.13 °C20 °CΔT₁ΔT₂ไหลสวนทาง

น้ำมันร้อน (1.5 kg/s, cp = 2.3 kJ/(kg·K)) เย็นลงจาก 160 เป็น 105 °C ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไหลสวนทาง ทำให้น้ำ 3 kg/s (cp = 4.18 kJ/(kg·K)) ที่เข้ามาที่ 20 °C ร้อนขึ้น เมื่อ U = 500 W/(m²·K) หาพื้นที่ถ่ายเทความร้อน A ที่ต้องใช้

ṁh = 1.5 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 160 → 105 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.ยาก
ความยาวT145 °C50 °C66.82 °C10 °CΔT₁ΔT₂ไหลสวนทาง

น้ำมันร้อน (1.5 kg/s, cp = 2.5 kJ/(kg·K)) เย็นลงจาก 145 เป็น 50 °C ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไหลสวนทาง ทำให้น้ำ 1.5 kg/s (cp = 4.18 kJ/(kg·K)) ที่เข้ามาที่ 10 °C ร้อนขึ้น เมื่อ U = 800 W/(m²·K) หาพื้นที่ถ่ายเทความร้อน A ที่ต้องใช้

ṁh = 1.5 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 145 → 50 °Cṁc = 1.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²

เฉลย

  1. 1. Q̇ = 10.98 kW
  2. 2. ΔTlm = 50.98 K
  3. 3. A = 1.669 m²
  4. 4. A = 8.926 m²
  5. 5. A = 3.661 m²
  6. 6. A = 7.816 m²

เฉลยทีละขั้นตอนฉบับเต็ม: ฝึกหัวข้อนี้ได้ที่ examproblems.com