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 °C100 °C?15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) охолоджується від 165 до 100 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 2 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: 165 → 100 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
2.Легка
довжинаT170 °C120 °C70 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник має площу теплообміну 2 m² і коефіцієнт теплопередачі 1500 W/(m²·K). Гарячий теплоносій охолоджується від 170 до 120 °C, а холодний нагрівається від 10 до 70 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

A = 2 m²U = 1500 W/(m²·K)Th: 170 → 120 °CTc: 10 → 70 °C
Q̇ = kW
3.Середня
довжинаT120 °C25 °C95 °CΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

У конденсаторі пара конденсується за сталої температури 120 °C на зовнішній поверхні труб. Охолоджувальна вода (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) тече трубами й нагрівається від 25 до 95 °C. Коефіцієнт теплопередачі 2500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Ts = 120 °Cṁ = 0,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 25 → 95 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
4.Середня
довжинаT170 °C45 °C65 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 490 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 170 до 45 °C, а холодний нагрівається з 10 до 65 °C. Коефіцієнт теплопередачі 200 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 490 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 170 → 45 °CTc: 10 → 65 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT180 °C50 °C55,77 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охолоджується з 180 до 50 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 2 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 20 °C. При U = 300 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 180 → 50 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
6.Складна
довжинаT100 °C75 °C27,48 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) охолоджується з 100 до 75 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 3 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 20 °C. При U = 300 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 100 → 75 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

Ключ відповідей

  1. 1. Tc,out = 44,16 °C
  2. 2. Q̇ = 314,8 kW
  3. 3. A = 1,116 m²
  4. 4. A = 38,45 m²
  5. 5. A = 15,03 m²
  6. 6. A = 4,932 m²

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