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

У теплообміннику нагрівається етанол (1 kg/s, cp = 2,44 kJ/(kg·K)) від 35 до 65 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

ṁ = 1 kg/scp = 2,44 kJ/(kg·K)T: 35 → 65 °C
Q̇ = kW
2.Легка
довжинаT180 °C115 °C?15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) охолоджується від 180 до 115 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 1,5 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 = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 180 → 115 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
3.Середня
довжинаT165 °C40 °C95 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 170 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 165 до 40 °C, а холодний нагрівається з 20 до 95 °C. Коефіцієнт теплопередачі 1000 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 170 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 165 → 40 °CTc: 20 → 95 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT110 °C70 °C95 °C30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 130 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 110 до 70 °C, а холодний нагрівається з 30 до 95 °C. Коефіцієнт теплопередачі 500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 130 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 110 → 70 °CTc: 30 → 95 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT180 °C??10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику обидва потоки мають однакову повну теплоємність ṁ·cp = 2 kW/K. Гарячий потік входить при 180 °C, а холодний при 10 °C. Теплообмінник має A = 2 m² і U = 300 W/(m²·K). Знайдіть температуру гарячого потоку на виході Th,out.

Ch = Cc = 2 kW/KTh,in = 180 °CTc,in = 10 °CA = 2 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Складна
довжинаT135 °C75 °C40,05 °C30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) охолоджується з 135 до 75 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 3 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 30 °C. При U = 500 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 135 → 75 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²

Ключ відповідей

  1. 1. Q̇ = 73,2 kW
  2. 2. Tc,out = 27,96 °C
  3. 3. A = 4,259 m²
  4. 4. A = 10,2 m²
  5. 5. Th,out = 140,8 °C
  6. 6. A = 3,767 m²

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