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
довжинаT140 °C75 °C130 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник має площу теплообміну 12 m² і коефіцієнт теплопередачі 200 W/(m²·K). Гарячий теплоносій охолоджується від 140 до 75 °C, а холодний нагрівається від 10 до 130 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

A = 12 m²U = 200 W/(m²·K)Th: 140 → 75 °CTc: 10 → 130 °C
Q̇ = kW
2.Легка
довжинаT85 °C35 °C35 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується з 85 до 35 °C, а холодний нагрівається з 20 до 35 °C. Знайдіть середньологарифмічну різницю температур ΔTlm.

Th: 85 → 35 °CTc: 20 → 35 °C
ΔTlm = K
3.Середня
довжинаT130 °C85 °C90 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 70 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 130 до 85 °C, а холодний нагрівається з 10 до 90 °C. Коефіцієнт теплопередачі 1000 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 70 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 130 → 85 °CTc: 10 → 90 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT100 °C30 °C60 °CΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

У конденсаторі пара конденсується за сталої температури 100 °C на зовнішній поверхні труб. Охолоджувальна вода (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) тече трубами й нагрівається від 30 до 60 °C. Коефіцієнт теплопередачі 2500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Ts = 100 °Cṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 60 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
5.Складна
довжинаT160 °C40 °C91,77 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (2 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) охолоджується з 160 до 40 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 2 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 20 °C. При U = 1500 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 160 → 40 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.Складна
довжинаT160 °C120 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂прямотечія

У прямотечійному теплообміннику «труба в трубі» гаряча олива (0,8 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) тече внутрішньою трубою й охолоджується від 160 до 120 °C. Вода (0,8 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 = 0,8 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 160 → 120 °Cṁc = 0,8 kg/sTc,in = 20 °CD = 20 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m

Ключ відповідей

  1. 1. Q̇ = 70,52 kW
  2. 2. ΔTlm = 29,07 K
  3. 3. A = 1,257 m²
  4. 4. A = 1,871 m²
  5. 5. A = 10,18 m²
  6. 6. L = 60,74 m

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