Робочий аркуш «Теплообмінники (LMTD)» з відповідями

Безкоштовний робочий аркуш для друку «Теплообмінники (LMTD)»: 6 задач від легких до рівня іспиту, з ключем відповідей. Роздрукуйте його або збережіть як PDF.

Для викладачів: можна безкоштовно друкувати, копіювати й використовувати на заняттях. Кожен новий аркуш має нові значення і власні відповіді. Будемо вдячні за посилання на ExamProblems на сторінці вашого курсу.

Ім’я: ____________________   Дата: ____________

1.Легка
довжинаT130 °C60 °C110 °C30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник має площу теплообміну 1,5 m² і коефіцієнт теплопередачі 500 W/(m²·K). Гарячий теплоносій охолоджується від 130 до 60 °C, а холодний нагрівається від 30 до 110 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

A = 1,5 m²U = 500 W/(m²·K)Th: 130 → 60 °CTc: 30 → 110 °C
Q̇ = kW
2.Легка
довжинаT125 °C45 °C115 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник має площу теплообміну 5 m² і коефіцієнт теплопередачі 1500 W/(m²·K). Гарячий теплоносій охолоджується від 125 до 45 °C, а холодний нагрівається від 15 до 115 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

A = 5 m²U = 1500 W/(m²·K)Th: 125 → 45 °CTc: 15 → 115 °C
Q̇ = kW
3.Середня
довжинаT130 °C105 °C10 °C35 °CΔT₁ΔT₂прямотечія

Прямотечійний теплообмінник передає 310 kW. Його площа теплообміну 5 m². Гарячий теплоносій охолоджується від 130 до 105 °C, а холодний нагрівається від 10 до 35 °C. Знайдіть коефіцієнт теплопередачі U.

Q̇ = 310 kWA = 5 m²Th: 130 → 105 °CTc: 10 → 35 °C
U = W/(m²·K)
4.Середня
довжинаT100 °C25 °C40 °CΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

У конденсаторі пара конденсується за сталої температури 100 °C на зовнішній поверхні труб. Охолоджувальна вода (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) тече трубами й нагрівається від 25 до 40 °C. Коефіцієнт теплопередачі 2000 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Ts = 100 °Cṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 25 → 40 °CU = 2000 W/(m²·K)
A = m²
5.Складна
довжинаT180 °C150 °C17,54 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) охолоджується з 180 до 150 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 2 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 10 °C. При U = 800 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 180 → 150 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
6.Складна
довжинаT170 °C50 °C142,1 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охолоджується з 170 до 50 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 1 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 10 °C. При U = 200 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 170 → 50 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²

Ключ відповідей

  1. 1. Q̇ = 18,5 kW
  2. 2. Q̇ = 136,5 kW
  3. 3. U = 668,4 W/(m²·K)
  4. 4. A = 0,6996 m²
  5. 5. A = 0,5217 m²
  6. 6. A = 82,11 m²

Повні покрокові розв’язки: тренуйте цю тему на examproblems.com.