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
довжинаT90 °C45 °C50 °C30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник має площу теплообміну 6 m² і коефіцієнт теплопередачі 1000 W/(m²·K). Гарячий теплоносій охолоджується від 90 до 45 °C, а холодний нагрівається від 30 до 50 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

A = 6 m²U = 1000 W/(m²·K)Th: 90 → 45 °CTc: 30 → 50 °C
Q̇ = kW
2.Легка

У теплообміннику нагрівається етанол (2 kg/s, cp = 2,44 kJ/(kg·K)) від 10 до 45 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

ṁ = 2 kg/scp = 2,44 kJ/(kg·K)T: 10 → 45 °C
Q̇ = kW
3.Середня
довжинаT160 °C135 °C15 °C45 °CΔT₁ΔT₂прямотечія

Прямотечійний теплообмінник передає 460 kW. Його площа теплообміну 2,5 m². Гарячий теплоносій охолоджується від 160 до 135 °C, а холодний нагрівається від 15 до 45 °C. Знайдіть коефіцієнт теплопередачі U.

Q̇ = 460 kWA = 2,5 m²Th: 160 → 135 °CTc: 15 → 45 °C
U = W/(m²·K)
4.Середня
довжинаT170 °C150 °C25 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 450 kW. Його площа теплообміну 6 m². Гарячий теплоносій охолоджується від 170 до 150 °C, а холодний нагрівається від 10 до 25 °C. Знайдіть коефіцієнт теплопередачі U.

Q̇ = 450 kWA = 6 m²Th: 170 → 150 °CTc: 10 → 25 °C
U = W/(m²·K)
5.Складна
довжинаT125 °C55 °C?20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику «труба в трубі» гаряча олива (0,2 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) тече внутрішньою трубою й охолоджується від 125 до 55 °C. Вода (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) у кільцевому каналі входить при 20 °C. Внутрішня труба має діаметр 32 mm, і U = 200 W/(m²·K) віднесено до цього діаметра. Знайдіть потрібну довжину труби L.

ṁh = 0,2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 125 → 55 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 20 °CD = 32 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m
6.Складна
довжинаT80 °C30 °C37,51 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охолоджується з 80 до 30 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 1 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 10 °C. При U = 300 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 80 → 30 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

Ключ відповідей

  1. 1. Q̇ = 152,9 kW
  2. 2. Q̇ = 170,8 kW
  3. 3. U = 1596 W/(m²·K)
  4. 4. U = 526,4 W/(m²·K)
  5. 5. L = 28,68 m
  6. 6. A = 12,84 m²

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