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
довжинаT165 °C120 °C?10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) охолоджується від 165 до 120 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 0,5 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що надходить при 10 °C. Втрат тепла в довкілля немає. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 165 → 120 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
2.Легка

У теплообміннику охолоджується легка олива (0,2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) від 65 до 50 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

ṁ = 0,2 kg/scp = 2,1 kJ/(kg·K)T: 65 → 50 °C
Q̇ = kW
3.Середня
довжинаT90 °C45 °C60 °C30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 50 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 90 до 45 °C, а холодний нагрівається з 30 до 60 °C. Коефіцієнт теплопередачі 1000 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 50 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 90 → 45 °CTc: 30 → 60 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT105 °C75 °C95 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 450 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 105 до 75 °C, а холодний нагрівається з 20 до 95 °C. Коефіцієнт теплопередачі 300 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 450 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 105 → 75 °CTc: 20 → 95 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT135 °C85 °C40,63 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охолоджується з 135 до 85 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 2 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 20 °C. При U = 1000 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 135 → 85 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
6.Складна
довжинаT175 °C??25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику обидва потоки мають однакову повну теплоємність ṁ·cp = 0,5 kW/K. Гарячий потік входить при 175 °C, а холодний при 25 °C. Теплообмінник має A = 4 m² і U = 300 W/(m²·K). Знайдіть температуру гарячого потоку на виході Th,out.

Ch = Cc = 0,5 kW/KTh,in = 175 °CTc,in = 25 °CA = 4 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C

Ключ відповідей

  1. 1. Tc,out = 63,83 °C
  2. 2. Q̇ = 6,3 kW
  3. 3. A = 2,31 m²
  4. 4. A = 56,82 m²
  5. 5. A = 2,19 m²
  6. 6. Th,out = 69,12 °C

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