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.

Новий робочий аркушТренуватися онлайн з підказками

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

У теплообміннику нагрівається гліколева суміш (0,5 kg/s, cp = 3,6 kJ/(kg·K)) від 40 до 80 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

ṁ = 0,5 kg/scp = 3,6 kJ/(kg·K)T: 40 → 80 °C
Q̇ = kW
2.Легка
довжинаT140 °C60 °C?15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) охолоджується від 140 до 60 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 3 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що надходить при 15 °C. Втрат тепла в довкілля немає. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 140 → 60 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
3.Середня
довжинаT105 °C75 °C35 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 130 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 105 до 75 °C, а холодний нагрівається від 25 до 35 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,88, а U = 300 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 130 kWF = 0,88U = 300 W/(m²·K)Th: 105 → 75 °CTc: 25 → 35 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT140 °C110 °C10 °C90 °CΔT₁ΔT₂прямотечія

Прямотечійний теплообмінник передає 360 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 140 до 110 °C, а холодний нагрівається з 10 до 90 °C. Коефіцієнт теплопередачі 800 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 360 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 140 → 110 °CTc: 10 → 90 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT155 °C85 °C102 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охолоджується з 155 до 85 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 1 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 25 °C. При U = 1500 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 155 → 85 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.Складна
довжинаT150 °C??15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику обидва потоки мають однакову повну теплоємність ṁ·cp = 1 kW/K. Гарячий потік входить при 150 °C, а холодний при 15 °C. Теплообмінник має A = 4 m² і U = 300 W/(m²·K). Знайдіть температуру гарячого потоку на виході Th,out.

Ch = Cc = 1 kW/KTh,in = 150 °CTc,in = 15 °CA = 4 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C

Ключ відповідей

  1. 1. Q̇ = 72 kW
  2. 2. Tc,out = 38,92 °C
  3. 3. A = 8,284 m²
  4. 4. A = 7,657 m²
  5. 5. A = 3,805 m²
  6. 6. Th,out = 76,36 °C

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