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
довжинаT170 °C150 °C80 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник має площу теплообміну 10 m² і коефіцієнт теплопередачі 500 W/(m²·K). Гарячий теплоносій охолоджується від 170 до 150 °C, а холодний нагрівається від 15 до 80 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

A = 10 m²U = 500 W/(m²·K)Th: 170 → 150 °CTc: 15 → 80 °C
Q̇ = kW
2.Легка
довжинаT175 °C40 °C95 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник має площу теплообміну 5 m² і коефіцієнт теплопередачі 200 W/(m²·K). Гарячий теплоносій охолоджується від 175 до 40 °C, а холодний нагрівається від 25 до 95 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

A = 5 m²U = 200 W/(m²·K)Th: 175 → 40 °CTc: 25 → 95 °C
Q̇ = kW
3.Середня
довжинаT175 °C75 °C80 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 30 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 175 до 75 °C, а холодний нагрівається з 20 до 80 °C. Коефіцієнт теплопередачі 300 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 30 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 175 → 75 °CTc: 20 → 80 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT125 °C100 °C30 °C50 °CΔT₁ΔT₂прямотечія

Прямотечійний теплообмінник передає 470 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 125 до 100 °C, а холодний нагрівається з 30 до 50 °C. Коефіцієнт теплопередачі 300 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 470 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 125 → 100 °CTc: 30 → 50 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT145 °C??25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику обидва потоки мають однакову повну теплоємність ṁ·cp = 4 kW/K. Гарячий потік входить при 145 °C, а холодний при 25 °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 = 145 °CTc,in = 25 °CA = 4 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Складна
довжинаT150 °C65 °C56,18 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охолоджується з 150 до 65 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 3 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 25 °C. При U = 300 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 150 → 65 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

Ключ відповідей

  1. 1. Q̇ = 554,9 kW
  2. 2. Q̇ = 38,83 kW
  3. 3. A = 1,366 m²
  4. 4. A = 22,35 m²
  5. 5. Th,out = 91,67 °C
  6. 6. A = 20,64 m²

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