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 น้ำมันเบา 0.5 kg/s (cp = 2.1 kJ/(kg·K)) ถูกทำให้ร้อนขึ้นจาก 35 เป็น 65 °C จงหาอัตราการถ่ายเทความร้อน Q̇

ṁ = 0.5 kg/scp = 2.1 kJ/(kg·K)T: 35 → 65 °C
Q̇ = kW
2.ง่าย
ความยาวT170 °C90 °C15 °C35 °CΔT₁ΔT₂ไหลขนาน

ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไหลขนาน ของไหลร้อนเย็นลงจาก 170 เป็น 90 °C ขณะที่ของไหลเย็นร้อนขึ้นจาก 15 เป็น 35 °C จงหาผลต่างอุณหภูมิเฉลี่ยลอการิทึม ΔTlm

Th: 170 → 90 °CTc: 15 → 35 °C
ΔTlm = K
3.ปานกลาง
ความยาวT140 °C50 °C95 °C15 °CΔT₁ΔT₂ไหลสวนทาง

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ (หนึ่งทางผ่านเปลือก สองทางผ่านท่อ) ต้องถ่ายเทความร้อน 130 kW ของไหลร้อนเย็นลงจาก 140 เป็น 50 °C และของไหลเย็นร้อนขึ้นจาก 15 เป็น 95 °C ตัวประกอบแก้ไข LMTD สำหรับการจัดแบบนี้คือ F = 0.8 และ U = 800 W/(m²·K) จงหาพื้นที่ถ่ายเทความร้อน A ที่ต้องการ

Q̇ = 130 kWF = 0.8U = 800 W/(m²·K)Th: 140 → 50 °CTc: 15 → 95 °C
A = m²
4.ปานกลาง
ความยาวT105 °C90 °C40 °C15 °CΔT₁ΔT₂ไหลสวนทาง

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ (หนึ่งทางผ่านเปลือก สองทางผ่านท่อ) ต้องถ่ายเทความร้อน 360 kW ของไหลร้อนเย็นลงจาก 105 เป็น 90 °C และของไหลเย็นร้อนขึ้นจาก 15 เป็น 40 °C ตัวประกอบแก้ไข LMTD สำหรับการจัดแบบนี้คือ F = 0.92 และ U = 300 W/(m²·K) จงหาพื้นที่ถ่ายเทความร้อน A ที่ต้องการ

Q̇ = 360 kWF = 0.92U = 300 W/(m²·K)Th: 105 → 90 °CTc: 15 → 40 °C
A = m²
5.ยาก
ความยาวT165 °C130 °C51.87 °C10 °CΔT₁ΔT₂ไหลสวนทาง

น้ำมันร้อน (2 kg/s, cp = 2.5 kJ/(kg·K)) เย็นลงจาก 165 เป็น 130 °C ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไหลสวนทาง ทำให้น้ำ 1 kg/s (cp = 4.18 kJ/(kg·K)) ที่เข้ามาที่ 10 °C ร้อนขึ้น เมื่อ U = 1500 W/(m²·K) หาพื้นที่ถ่ายเทความร้อน A ที่ต้องใช้

ṁh = 2 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 165 → 130 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.ยาก
ความยาวT170 °C120 °C34.19 °C30 °CΔT₁ΔT₂ไหลสวนทาง

น้ำมันร้อน (0.5 kg/s, cp = 2.1 kJ/(kg·K)) เย็นลงจาก 170 เป็น 120 °C ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไหลสวนทาง ทำให้น้ำ 3 kg/s (cp = 4.18 kJ/(kg·K)) ที่เข้ามาที่ 30 °C ร้อนขึ้น เมื่อ U = 200 W/(m²·K) หาพื้นที่ถ่ายเทความร้อน A ที่ต้องใช้

ṁh = 0.5 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 170 → 120 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²

เฉลย

  1. 1. Q̇ = 31.5 kW
  2. 2. ΔTlm = 96.52 K
  3. 3. A = 5.105 m²
  4. 4. A = 18.67 m²
  5. 5. A = 1.001 m²
  6. 6. A = 2.358 m²

เฉลยทีละขั้นตอนฉบับเต็ม: ฝึกหัวข้อนี้ได้ที่ examproblems.com