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
довжинаT150 °C110 °C65 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник має площу теплообміну 1 m² і коефіцієнт теплопередачі 300 W/(m²·K). Гарячий теплоносій охолоджується від 150 до 110 °C, а холодний нагрівається від 10 до 65 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

A = 1 m²U = 300 W/(m²·K)Th: 150 → 110 °CTc: 10 → 65 °C
Q̇ = kW
2.Легка

У теплообміннику охолоджується гліколева суміш (1,2 kg/s, cp = 3,6 kJ/(kg·K)) від 65 до 45 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

ṁ = 1,2 kg/scp = 3,6 kJ/(kg·K)T: 65 → 45 °C
Q̇ = kW
3.Середня
довжинаT120 °C10 °C45 °CΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

У конденсаторі пара конденсується за сталої температури 120 °C на зовнішній поверхні труб. Охолоджувальна вода (5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) тече трубами й нагрівається від 10 до 45 °C. Коефіцієнт теплопередачі 1500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Ts = 120 °Cṁ = 5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 45 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
4.Середня
довжинаT85 °C45 °C65 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 160 kW. Його площа теплообміну 12 m². Гарячий теплоносій охолоджується від 85 до 45 °C, а холодний нагрівається від 20 до 65 °C. Знайдіть коефіцієнт теплопередачі U.

Q̇ = 160 kWA = 12 m²Th: 85 → 45 °CTc: 20 → 65 °C
U = W/(m²·K)
5.Складна
довжинаT170 °C??10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику обидва потоки мають однакову повну теплоємність ṁ·cp = 1 kW/K. Гарячий потік входить при 170 °C, а холодний при 10 °C. Теплообмінник має A = 5 m² і U = 500 W/(m²·K). Знайдіть температуру гарячого потоку на виході Th,out.

Ch = Cc = 1 kW/KTh,in = 170 °CTc,in = 10 °CA = 5 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Складна
довжинаT85 °C60 °C44,9 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) охолоджується з 85 до 60 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 0,5 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 15 °C. При U = 800 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 85 → 60 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²

Ключ відповідей

  1. 1. Q̇ = 27,69 kW
  2. 2. Q̇ = 86,4 kW
  3. 3. A = 5,336 m²
  4. 4. U = 595 W/(m²·K)
  5. 5. Th,out = 55,71 °C
  6. 6. A = 1,838 m²

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