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

У теплообміннику нагрівається гліколева суміш (0,3 kg/s, cp = 3,6 kJ/(kg·K)) від 40 до 65 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

ṁ = 0,3 kg/scp = 3,6 kJ/(kg·K)T: 40 → 65 °C
Q̇ = kW
2.Легка
довжинаT100 °C70 °C10 °C35 °CΔT₁ΔT₂прямотечія

У прямотечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується від 100 до 70 °C, а холодний нагрівається від 10 до 35 °C. Знайдіть середньологарифмічний температурний напір ΔTlm.

Th: 100 → 70 °CTc: 10 → 35 °C
ΔTlm = K
3.Середня
довжинаT145 °C45 °C80 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 230 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 145 до 45 °C, а холодний нагрівається з 20 до 80 °C. Коефіцієнт теплопередачі 800 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 230 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 145 → 45 °CTc: 20 → 80 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT90 °C40 °C40 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 800 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 90 до 40 °C, а холодний нагрівається від 20 до 40 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,85, а U = 200 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 800 kWF = 0,85U = 200 W/(m²·K)Th: 90 → 40 °CTc: 20 → 40 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT160 °C65 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂прямотечія

У прямотечійному теплообміннику «труба в трубі» гаряча олива (0,3 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) тече внутрішньою трубою й охолоджується від 160 до 65 °C. Вода (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) у кільцевому каналі входить при 25 °C. Внутрішня труба має діаметр 20 mm, і U = 500 W/(m²·K) віднесено до цього діаметра. Знайдіть потрібну довжину труби L.

ṁh = 0,3 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 160 → 65 °Cṁc = 0,5 kg/sTc,in = 25 °CD = 20 mmU = 500 W/(m²·K)
L = m
6.Складна
довжинаT160 °C135 °C28,76 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охолоджується з 160 до 135 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 2 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 15 °C. При U = 800 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 160 → 135 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²

Ключ відповідей

  1. 1. Q̇ = 27 kW
  2. 2. ΔTlm = 58,23 K
  3. 3. A = 6,868 m²
  4. 4. A = 143,7 m²
  5. 5. L = 38,13 m
  6. 6. A = 1,145 m²

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