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
довжинаT110 °C55 °C80 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник має площу теплообміну 2 m² і коефіцієнт теплопередачі 800 W/(m²·K). Гарячий теплоносій охолоджується від 110 до 55 °C, а холодний нагрівається від 10 до 80 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

A = 2 m²U = 800 W/(m²·K)Th: 110 → 55 °CTc: 10 → 80 °C
Q̇ = kW
2.Легка

У теплообміннику нагрівається легка олива (0,8 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) від 35 до 70 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

ṁ = 0,8 kg/scp = 2,1 kJ/(kg·K)T: 35 → 70 °C
Q̇ = kW
3.Середня
довжинаT140 °C30 °C45 °CΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

У конденсаторі пара конденсується за сталої температури 140 °C на зовнішній поверхні труб. Охолоджувальна вода (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) тече трубами й нагрівається від 30 до 45 °C. Коефіцієнт теплопередачі 1000 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Ts = 140 °Cṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 45 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
4.Середня
довжинаT135 °C105 °C20 °C50 °CΔT₁ΔT₂прямотечія

Прямотечійний теплообмінник передає 120 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 135 до 105 °C, а холодний нагрівається з 20 до 50 °C. Коефіцієнт теплопередачі 1000 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 120 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 135 → 105 °CTc: 20 → 50 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT100 °C65 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂прямотечія

У прямотечійному теплообміннику «труба в трубі» гаряча олива (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) тече внутрішньою трубою й охолоджується від 100 до 65 °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 = 500 W/(m²·K) віднесено до цього діаметра. Знайдіть потрібну довжину труби L.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 100 → 65 °Cṁc = 1,5 kg/sTc,in = 20 °CD = 20 mmU = 500 W/(m²·K)
L = m
6.Складна
довжинаT140 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

Пара конденсується за сталої температури 140 °C на зовнішній поверхні труб конденсатора з площею теплообміну 5 m² і U = 1500 W/(m²·K). Охолоджувальна вода (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) входить у труби при 20 °C. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

Ts = 140 °CA = 5 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C

Ключ відповідей

  1. 1. Q̇ = 59,19 kW
  2. 2. Q̇ = 58,8 kW
  3. 3. A = 1,226 m²
  4. 4. A = 1,475 m²
  5. 5. L = 43,92 m
  6. 6. Tc,out = 91,07 °C

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