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
довжинаT175 °C145 °C155 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується з 175 до 145 °C, а холодний нагрівається з 25 до 155 °C. Знайдіть середньологарифмічну різницю температур ΔTlm.

Th: 175 → 145 °CTc: 25 → 155 °C
ΔTlm = K
2.Легка
довжинаT155 °C120 °C80 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується з 155 до 120 °C, а холодний нагрівається з 10 до 80 °C. Знайдіть середньологарифмічну різницю температур ΔTlm.

Th: 155 → 120 °CTc: 10 → 80 °C
ΔTlm = K
3.Середня
довжинаT100 °C10 °C60 °CΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

У конденсаторі пара конденсується за сталої температури 100 °C на зовнішній поверхні труб. Охолоджувальна вода (5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) тече трубами й нагрівається від 10 до 60 °C. Коефіцієнт теплопередачі 3500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Ts = 100 °Cṁ = 5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 60 °CU = 3500 W/(m²·K)
A = m²
4.Середня
довжинаT120 °C70 °C75 °C30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 670 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 120 до 70 °C, а холодний нагрівається від 30 до 75 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,85, а U = 500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 670 kWF = 0,85U = 500 W/(m²·K)Th: 120 → 70 °CTc: 30 → 75 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT140 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

Пара конденсується за сталої температури 140 °C на зовнішній поверхні труб конденсатора з площею теплообміну 1,5 m² і U = 1500 W/(m²·K). Охолоджувальна вода (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) входить у труби при 20 °C. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

Ts = 140 °CA = 1,5 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
6.Складна
довжинаT140 °C105 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂прямотечія

У прямотечійному теплообміннику «труба в трубі» гаряча олива (0,8 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) тече внутрішньою трубою й охолоджується від 140 до 105 °C. Вода (0,3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) у кільцевому каналі входить при 20 °C. Внутрішня труба має діаметр 20 mm, і U = 300 W/(m²·K) віднесено до цього діаметра. Знайдіть потрібну довжину труби L.

ṁh = 0,8 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 140 → 105 °Cṁc = 0,3 kg/sTc,in = 20 °CD = 20 mmU = 300 W/(m²·K)
L = m

Ключ відповідей

  1. 1. ΔTlm = 55,81 K
  2. 2. ΔTlm = 91,39 K
  3. 3. A = 4,842 m²
  4. 4. A = 37,14 m²
  5. 5. Tc,out = 69,95 °C
  6. 6. L = 43,69 m

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