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 ไกลคอลผสม 0.2 kg/s (cp = 3.6 kJ/(kg·K)) ถูกทำให้ร้อนขึ้นจาก 40 เป็น 65 °C จงหาอัตราการถ่ายเทความร้อน Q̇

ṁ = 0.2 kg/scp = 3.6 kJ/(kg·K)T: 40 → 65 °C
Q̇ = kW
2.ง่าย
ความยาวT135 °C55 °C?10 °CΔT₁ΔT₂ไหลสวนทาง

น้ำมันร้อน (1 kg/s, cp = 2.1 kJ/(kg·K)) เย็นลงจาก 135 เป็น 55 °C ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไหลสวนทาง มันทำให้น้ำ 1.5 kg/s (cp = 4.18 kJ/(kg·K)) ที่เข้ามาที่ 10 °C ร้อนขึ้น ไม่มีความร้อนสูญเสียสู่สิ่งแวดล้อม จงหาอุณหภูมิน้ำขาออก Tc,out

ṁh = 1 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 135 → 55 °Cṁc = 1.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
3.ปานกลาง
ความยาวT140 °C115 °C30 °C100 °CΔT₁ΔT₂ไหลขนาน

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไหลขนานถ่ายเทความร้อน 130 kW มีพื้นที่ถ่ายเทความร้อน 12 m² ของไหลร้อนเย็นลงจาก 140 เป็น 115 °C และของไหลเย็นร้อนขึ้นจาก 30 เป็น 100 °C จงหาสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนรวม U

Q̇ = 130 kWA = 12 m²Th: 140 → 115 °CTc: 30 → 100 °C
U = W/(m²·K)
4.ปานกลาง
ความยาวT135 °C105 °C70 °C10 °CΔT₁ΔT₂ไหลสวนทาง

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ (หนึ่งทางผ่านเปลือก สองทางผ่านท่อ) ต้องถ่ายเทความร้อน 690 kW ของไหลร้อนเย็นลงจาก 135 เป็น 105 °C และของไหลเย็นร้อนขึ้นจาก 10 เป็น 70 °C ตัวประกอบแก้ไข LMTD สำหรับการจัดแบบนี้คือ F = 0.95 และ U = 1000 W/(m²·K) จงหาพื้นที่ถ่ายเทความร้อน A ที่ต้องการ

Q̇ = 690 kWF = 0.95U = 1000 W/(m²·K)Th: 135 → 105 °CTc: 10 → 70 °C
A = m²
5.ยาก
ความยาวT125 °C??20 °CΔT₁ΔT₂ไหลสวนทาง

ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไหลสวนทาง สายการไหลทั้งสองมีอัตราความจุความร้อนเท่ากัน ṁ·cp = 4 kW/K สายการไหลร้อนเข้าที่ 125 °C และสายการไหลเย็นเข้าที่ 20 °C เครื่องมี A = 6 m² และ U = 300 W/(m²·K) จงหาอุณหภูมิขาออกของสายร้อน Th,out

Ch = Cc = 4 kW/KTh,in = 125 °CTc,in = 20 °CA = 6 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.ยาก
ความยาวT125 °C55 °C57.91 °C30 °CΔT₁ΔT₂ไหลสวนทาง

น้ำมันร้อน (2 kg/s, cp = 2.5 kJ/(kg·K)) เย็นลงจาก 125 เป็น 55 °C ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไหลสวนทาง ทำให้น้ำ 3 kg/s (cp = 4.18 kJ/(kg·K)) ที่เข้ามาที่ 30 °C ร้อนขึ้น เมื่อ U = 1500 W/(m²·K) หาพื้นที่ถ่ายเทความร้อน A ที่ต้องใช้

ṁh = 2 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 125 → 55 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²

เฉลย

  1. 1. Q̇ = 18 kW
  2. 2. Tc,out = 36.79 °C
  3. 3. U = 227.2 W/(m²·K)
  4. 4. A = 9.188 m²
  5. 5. Th,out = 92.41 °C
  6. 6. A = 5.473 m²

เฉลยทีละขั้นตอนฉบับเต็ม: ฝึกหัวข้อนี้ได้ที่ examproblems.com