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
довжинаT180 °C150 °C?25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) охолоджується від 180 до 150 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 1 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що надходить при 25 °C. Втрат тепла в довкілля немає. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 180 → 150 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
2.Легка
довжинаT160 °C130 °C30 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник має площу теплообміну 1,5 m² і коефіцієнт теплопередачі 200 W/(m²·K). Гарячий теплоносій охолоджується від 160 до 130 °C, а холодний нагрівається від 15 до 30 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

A = 1,5 m²U = 200 W/(m²·K)Th: 160 → 130 °CTc: 15 → 30 °C
Q̇ = kW
3.Середня
довжинаT130 °C30 °C90 °CΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

У конденсаторі пара конденсується за сталої температури 130 °C на зовнішній поверхні труб. Охолоджувальна вода (4 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) тече трубами й нагрівається від 30 до 90 °C. Коефіцієнт теплопередачі 3000 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Ts = 130 °Cṁ = 4 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 90 °CU = 3000 W/(m²·K)
A = m²
4.Середня
довжинаT115 °C50 °C105 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 190 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 115 до 50 °C, а холодний нагрівається з 25 до 105 °C. Коефіцієнт теплопередачі 300 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 190 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 115 → 50 °CTc: 25 → 105 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT120 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

Пара конденсується за сталої температури 120 °C на зовнішній поверхні труб конденсатора з площею теплообміну 2 m² і U = 2000 W/(m²·K). Охолоджувальна вода (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) входить у труби при 10 °C. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

Ts = 120 °CA = 2 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
6.Складна
довжинаT110 °C60 °C?15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику «труба в трубі» гаряча олива (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) тече внутрішньою трубою й охолоджується від 110 до 60 °C. Вода (0,3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) у кільцевому каналі входить при 15 °C. Внутрішня труба має діаметр 20 mm, і U = 500 W/(m²·K) віднесено до цього діаметра. Знайдіть потрібну довжину труби L.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 110 → 60 °Cṁc = 0,3 kg/sTc,in = 15 °CD = 20 mmU = 500 W/(m²·K)
L = m

Ключ відповідей

  1. 1. Tc,out = 55,14 °C
  2. 2. Q̇ = 36,7 kW
  3. 3. A = 5,107 m²
  4. 4. A = 38,69 m²
  5. 5. Tc,out = 61,88 °C
  6. 6. L = 137,2 m

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