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
довжинаT120 °C70 °C?30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охолоджується від 120 до 70 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 1 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що надходить при 30 °C. Втрат тепла в довкілля немає. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 120 → 70 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
2.Легка
довжинаT175 °C115 °C20 °C55 °CΔT₁ΔT₂прямотечія

У прямотечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується від 175 до 115 °C, а холодний нагрівається від 20 до 55 °C. Знайдіть середньологарифмічний температурний напір ΔTlm.

Th: 175 → 115 °CTc: 20 → 55 °C
ΔTlm = K
3.Середня
довжинаT145 °C75 °C75 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 180 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 145 до 75 °C, а холодний нагрівається від 10 до 75 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,9, а U = 200 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 180 kWF = 0,9U = 200 W/(m²·K)Th: 145 → 75 °CTc: 10 → 75 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT175 °C100 °C120 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 480 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 175 до 100 °C, а холодний нагрівається з 10 до 120 °C. Коефіцієнт теплопередачі 800 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 480 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 175 → 100 °CTc: 10 → 120 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT95 °C??25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику обидва потоки мають однакову повну теплоємність ṁ·cp = 0,5 kW/K. Гарячий потік входить при 95 °C, а холодний при 25 °C. Теплообмінник має A = 2 m² і U = 200 W/(m²·K). Знайдіть температуру гарячого потоку на виході Th,out.

Ch = Cc = 0,5 kW/KTh,in = 95 °CTc,in = 25 °CA = 2 m²U = 200 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Складна
довжинаT180 °C45 °C60,22 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) охолоджується з 180 до 45 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 3 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 = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 180 → 45 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²

Ключ відповідей

  1. 1. Tc,out = 43,76 °C
  2. 2. ΔTlm = 100,1 K
  3. 3. A = 14,82 m²
  4. 4. A = 8,442 m²
  5. 5. Th,out = 63,89 °C
  6. 6. A = 10,93 m²

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