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 °C40 °C155 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник має площу теплообміну 3 m² і коефіцієнт теплопередачі 300 W/(m²·K). Гарячий теплоносій охолоджується від 170 до 40 °C, а холодний нагрівається від 20 до 155 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

A = 3 m²U = 300 W/(m²·K)Th: 170 → 40 °CTc: 20 → 155 °C
Q̇ = kW
2.Легка
довжинаT125 °C70 °C?10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) охолоджується від 125 до 70 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 0,8 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 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 125 → 70 °Cṁc = 0,8 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
3.Середня
довжинаT125 °C50 °C55 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 300 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 125 до 50 °C, а холодний нагрівається з 20 до 55 °C. Коефіцієнт теплопередачі 800 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 300 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 125 → 50 °CTc: 20 → 55 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT105 °C20 °C95 °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 20 до 95 °C. Коефіцієнт теплопередачі 3500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Ts = 105 °Cṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 95 °CU = 3500 W/(m²·K)
A = m²
5.Складна
довжинаT135 °C??20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику обидва потоки мають однакову повну теплоємність ṁ·cp = 1,5 kW/K. Гарячий потік входить при 135 °C, а холодний при 20 °C. Теплообмінник має A = 4 m² і U = 300 W/(m²·K). Знайдіть температуру гарячого потоку на виході Th,out.

Ch = Cc = 1,5 kW/KTh,in = 135 °CTc,in = 20 °CA = 4 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Складна
довжинаT90 °C70 °C40,05 °C30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) охолоджується з 90 до 70 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 1 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 = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 90 → 70 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²

Ключ відповідей

  1. 1. Q̇ = 15,64 kW
  2. 2. Tc,out = 44,54 °C
  3. 3. A = 7,943 m²
  4. 4. A = 3,834 m²
  5. 5. Th,out = 83,89 °C
  6. 6. A = 4,688 m²

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