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
довжинаT125 °C60 °C?10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) охолоджується від 125 до 60 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 1 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 = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 125 → 60 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
2.Легка
довжинаT105 °C40 °C45 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується з 105 до 40 °C, а холодний нагрівається з 25 до 45 °C. Знайдіть середньологарифмічну різницю температур ΔTlm.

Th: 105 → 40 °CTc: 25 → 45 °C
ΔTlm = K
3.Середня
довжинаT105 °C45 °C30 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 310 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 105 до 45 °C, а холодний нагрівається з 10 до 30 °C. Коефіцієнт теплопередачі 500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 310 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 105 → 45 °CTc: 10 → 30 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT155 °C95 °C130 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 670 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 155 до 95 °C, а холодний нагрівається від 25 до 130 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,85, а U = 200 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 670 kWF = 0,85U = 200 W/(m²·K)Th: 155 → 95 °CTc: 25 → 130 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT120 °C30 °C?ΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

Пара конденсується за сталої температури 120 °C на зовнішній поверхні труб конденсатора з площею теплообміну 2,5 m² і U = 2500 W/(m²·K). Охолоджувальна вода (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) входить у труби при 30 °C. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

Ts = 120 °CA = 2,5 m²U = 2500 W/(m²·K)ṁ = 0,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
6.Складна
довжинаT120 °C??10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику обидва потоки мають однакову повну теплоємність ṁ·cp = 4 kW/K. Гарячий потік входить при 120 °C, а холодний при 10 °C. Теплообмінник має A = 5 m² і U = 300 W/(m²·K). Знайдіть температуру гарячого потоку на виході Th,out.

Ch = Cc = 4 kW/KTh,in = 120 °CTc,in = 10 °CA = 5 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C

Ключ відповідей

  1. 1. Tc,out = 75,31 °C
  2. 2. ΔTlm = 32,46 K
  3. 3. A = 11,81 m²
  4. 4. A = 90,18 m²
  5. 5. Tc,out = 115,5 °C
  6. 6. Th,out = 90 °C

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