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
довжинаT155 °C125 °C125 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник має площу теплообміну 12 m² і коефіцієнт теплопередачі 300 W/(m²·K). Гарячий теплоносій охолоджується від 155 до 125 °C, а холодний нагрівається від 15 до 125 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

A = 12 m²U = 300 W/(m²·K)Th: 155 → 125 °CTc: 15 → 125 °C
Q̇ = kW
2.Легка
довжинаT125 °C110 °C50 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник має площу теплообміну 12 m² і коефіцієнт теплопередачі 1000 W/(m²·K). Гарячий теплоносій охолоджується від 125 до 110 °C, а холодний нагрівається від 15 до 50 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

A = 12 m²U = 1000 W/(m²·K)Th: 125 → 110 °CTc: 15 → 50 °C
Q̇ = kW
3.Середня
довжинаT115 °C80 °C75 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 500 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 115 до 80 °C, а холодний нагрівається з 15 до 75 °C. Коефіцієнт теплопередачі 200 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 500 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 115 → 80 °CTc: 15 → 75 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT140 °C30 °C40 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 760 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 140 до 30 °C, а холодний нагрівається від 15 до 40 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,8, а U = 500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 760 kWF = 0,8U = 500 W/(m²·K)Th: 140 → 30 °CTc: 15 → 40 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT130 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

Пара конденсується за сталої температури 130 °C на зовнішній поверхні труб конденсатора з площею теплообміну 2,5 m² і U = 2000 W/(m²·K). Охолоджувальна вода (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) входить у труби при 25 °C. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

Ts = 130 °CA = 2,5 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
6.Складна
довжинаT130 °C85 °C?25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику «труба в трубі» гаряча олива (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) тече внутрішньою трубою й охолоджується від 130 до 85 °C. Вода (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) у кільцевому каналі входить при 25 °C. Внутрішня труба має діаметр 25 mm, і U = 400 W/(m²·K) віднесено до цього діаметра. Знайдіть потрібну довжину труби L.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 130 → 85 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 25 °CD = 25 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m

Ключ відповідей

  1. 1. Q̇ = 221,7 kW
  2. 2. Q̇ = 1015 kW
  3. 3. A = 48,55 m²
  4. 4. A = 42,41 m²
  5. 5. Tc,out = 72,26 °C
  6. 6. L = 52,17 m

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