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 охолоджується етанол (2 kg/s, cp = 2,44 kJ/(kg·K)) від 60 до 45 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

ṁ = 2 kg/scp = 2,44 kJ/(kg·K)T: 60 → 45 °C
Q̇ = kW
2.Легка
довжинаT80 °C40 °C65 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник має площу теплообміну 6 m² і коефіцієнт теплопередачі 500 W/(m²·K). Гарячий теплоносій охолоджується від 80 до 40 °C, а холодний нагрівається від 20 до 65 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

A = 6 m²U = 500 W/(m²·K)Th: 80 → 40 °CTc: 20 → 65 °C
Q̇ = kW
3.Середня
довжинаT120 °C10 °C100 °CΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

У конденсаторі пара конденсується за сталої температури 120 °C на зовнішній поверхні труб. Охолоджувальна вода (4 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) тече трубами й нагрівається від 10 до 100 °C. Коефіцієнт теплопередачі 1000 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Ts = 120 °Cṁ = 4 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 100 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
4.Середня
довжинаT120 °C65 °C30 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 430 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 120 до 65 °C, а холодний нагрівається з 20 до 30 °C. Коефіцієнт теплопередачі 800 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 430 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 120 → 65 °CTc: 20 → 30 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT160 °C85 °C?20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику «труба в трубі» гаряча олива (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) тече внутрішньою трубою й охолоджується від 160 до 85 °C. Вода (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) у кільцевому каналі входить при 20 °C. Внутрішня труба має діаметр 40 mm, і U = 150 W/(m²·K) віднесено до цього діаметра. Знайдіть потрібну довжину труби L.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 160 → 85 °Cṁc = 1,5 kg/sTc,in = 20 °CD = 40 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m
6.Складна
довжинаT110 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

Пара конденсується за сталої температури 110 °C на зовнішній поверхні труб конденсатора з площею теплообміну 5 m² і U = 1500 W/(m²·K). Охолоджувальна вода (3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) входить у труби при 15 °C. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

Ts = 110 °CA = 5 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C

Ключ відповідей

  1. 1. Q̇ = 73,2 kW
  2. 2. Q̇ = 52,14 kW
  3. 3. A = 28,5 m²
  4. 4. A = 8,279 m²
  5. 5. L = 54,19 m
  6. 6. Tc,out = 57,76 °C

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