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 °C80 °C105 °C30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник має площу теплообміну 6 m² і коефіцієнт теплопередачі 800 W/(m²·K). Гарячий теплоносій охолоджується від 180 до 80 °C, а холодний нагрівається від 30 до 105 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

A = 6 m²U = 800 W/(m²·K)Th: 180 → 80 °CTc: 30 → 105 °C
Q̇ = kW
2.Легка
довжинаT125 °C80 °C95 °C30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується з 125 до 80 °C, а холодний нагрівається з 30 до 95 °C. Знайдіть середньологарифмічну різницю температур ΔTlm.

Th: 125 → 80 °CTc: 30 → 95 °C
ΔTlm = K
3.Середня
довжинаT170 °C55 °C50 °C30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 590 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 170 до 55 °C, а холодний нагрівається від 30 до 50 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,85, а U = 800 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 590 kWF = 0,85U = 800 W/(m²·K)Th: 170 → 55 °CTc: 30 → 50 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT120 °C45 °C50 °C30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 510 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 120 до 45 °C, а холодний нагрівається від 30 до 50 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,9, а U = 200 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 510 kWF = 0,9U = 200 W/(m²·K)Th: 120 → 45 °CTc: 30 → 50 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT105 °C??30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику обидва потоки мають однакову повну теплоємність ṁ·cp = 2 kW/K. Гарячий потік входить при 105 °C, а холодний при 30 °C. Теплообмінник має A = 4 m² і U = 300 W/(m²·K). Знайдіть температуру гарячого потоку на виході Th,out.

Ch = Cc = 2 kW/KTh,in = 105 °CTc,in = 30 °CA = 4 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Складна
довжинаT85 °C60 °C34,94 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (2 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) охолоджується з 85 до 60 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 1,5 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 15 °C. При U = 1500 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 85 → 60 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²

Ключ відповідей

  1. 1. Q̇ = 296 kW
  2. 2. ΔTlm = 39,15 K
  3. 3. A = 14,33 m²
  4. 4. A = 79,36 m²
  5. 5. Th,out = 76,88 °C
  6. 6. A = 1,755 m²

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