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
довжинаT155 °C130 °C20 °C50 °CΔT₁ΔT₂прямотечія

У прямотечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується від 155 до 130 °C, а холодний нагрівається від 20 до 50 °C. Знайдіть середньологарифмічний температурний напір ΔTlm.

Th: 155 → 130 °CTc: 20 → 50 °C
ΔTlm = K
2.Легка
довжинаT160 °C115 °C?30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охолоджується від 160 до 115 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 1 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що надходить при 30 °C. Втрат тепла в довкілля немає. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 160 → 115 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
3.Середня
довжинаT110 °C20 °C65 °CΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

У конденсаторі пара конденсується за сталої температури 110 °C на зовнішній поверхні труб. Охолоджувальна вода (4 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) тече трубами й нагрівається від 20 до 65 °C. Коефіцієнт теплопередачі 2000 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Ts = 110 °Cṁ = 4 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 65 °CU = 2000 W/(m²·K)
A = m²
4.Середня
довжинаT170 °C95 °C30 °C55 °CΔT₁ΔT₂прямотечія

Прямотечійний теплообмінник передає 330 kW. Його площа теплообміну 2,5 m². Гарячий теплоносій охолоджується від 170 до 95 °C, а холодний нагрівається від 30 до 55 °C. Знайдіть коефіцієнт теплопередачі U.

Q̇ = 330 kWA = 2,5 m²Th: 170 → 95 °CTc: 30 → 55 °C
U = W/(m²·K)
5.Складна
довжинаT140 °C85 °C?20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику «труба в трубі» гаряча олива (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) тече внутрішньою трубою й охолоджується від 140 до 85 °C. Вода (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) у кільцевому каналі входить при 20 °C. Внутрішня труба має діаметр 32 mm, і U = 150 W/(m²·K) віднесено до цього діаметра. Знайдіть потрібну довжину труби L.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 140 → 85 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 20 °CD = 32 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m
6.Складна
довжинаT110 °C60 °C?20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику «труба в трубі» гаряча олива (0,2 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) тече внутрішньою трубою й охолоджується від 110 до 60 °C. Вода (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) у кільцевому каналі входить при 20 °C. Внутрішня труба має діаметр 20 mm, і U = 200 W/(m²·K) віднесено до цього діаметра. Знайдіть потрібну довжину труби L.

ṁh = 0,2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 110 → 60 °Cṁc = 1,5 kg/sTc,in = 20 °CD = 20 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m

Ключ відповідей

  1. 1. ΔTlm = 105,1 K
  2. 2. Tc,out = 67,14 °C
  3. 3. A = 5,795 m²
  4. 4. U = 1654 W/(m²·K)
  5. 5. L = 120,7 m
  6. 6. L = 33,1 m

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