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
довжинаT130 °C70 °C?10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) охолоджується від 130 до 70 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 1 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що надходить при 10 °C. Втрат тепла в довкілля немає. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 130 → 70 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
2.Легка
довжинаT155 °C70 °C20 °C30 °CΔT₁ΔT₂прямотечія

У прямотечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується від 155 до 70 °C, а холодний нагрівається від 20 до 30 °C. Знайдіть середньологарифмічний температурний напір ΔTlm.

Th: 155 → 70 °CTc: 20 → 30 °C
ΔTlm = K
3.Середня
довжинаT105 °C10 °C60 °CΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

У конденсаторі пара конденсується за сталої температури 105 °C на зовнішній поверхні труб. Охолоджувальна вода (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) тече трубами й нагрівається від 10 до 60 °C. Коефіцієнт теплопередачі 1000 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Ts = 105 °Cṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 60 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
4.Середня
довжинаT175 °C50 °C50 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 180 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 175 до 50 °C, а холодний нагрівається з 15 до 50 °C. Коефіцієнт теплопередачі 1500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 180 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 175 → 50 °CTc: 15 → 50 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT175 °C??15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику обидва потоки мають однакову повну теплоємність ṁ·cp = 4 kW/K. Гарячий потік входить при 175 °C, а холодний при 15 °C. Теплообмінник має A = 4 m² і U = 800 W/(m²·K). Знайдіть температуру гарячого потоку на виході Th,out.

Ch = Cc = 4 kW/KTh,in = 175 °CTc,in = 15 °CA = 4 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Складна
довжинаT110 °C80 °C41,96 °C30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (2 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) охолоджується з 110 до 80 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 3 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 30 °C. При U = 200 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 110 → 80 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²

Ключ відповідей

  1. 1. Tc,out = 63,83 °C
  2. 2. ΔTlm = 78,1 K
  3. 3. A = 4,685 m²
  4. 4. A = 1,697 m²
  5. 5. Th,out = 103,9 °C
  6. 6. A = 12,81 m²

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