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
довжинаT160 °C95 °C?10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) охолоджується від 160 до 95 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 0,5 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 = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 160 → 95 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
2.Легка

У теплообміннику охолоджується вода (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) від 65 до 25 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

ṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)T: 65 → 25 °C
Q̇ = kW
3.Середня
довжинаT100 °C60 °C15 °C35 °CΔT₁ΔT₂прямотечія

Прямотечійний теплообмінник передає 350 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 100 до 60 °C, а холодний нагрівається з 15 до 35 °C. Коефіцієнт теплопередачі 300 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 350 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 100 → 60 °CTc: 15 → 35 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT110 °C75 °C90 °C30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 210 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 110 до 75 °C, а холодний нагрівається з 30 до 90 °C. Коефіцієнт теплопередачі 300 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 210 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 110 → 75 °CTc: 30 → 90 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT105 °C??30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику обидва потоки мають однакову повну теплоємність ṁ·cp = 2 kW/K. Гарячий потік входить при 105 °C, а холодний при 30 °C. Теплообмінник має A = 5 m² і U = 300 W/(m²·K). Знайдіть температуру гарячого потоку на виході Th,out.

Ch = Cc = 2 kW/KTh,in = 105 °CTc,in = 30 °CA = 5 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Складна
довжинаT95 °C30 °C35,92 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (2 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) охолоджується з 95 до 30 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 3 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 10 °C. При U = 1000 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 95 → 30 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²

Ключ відповідей

  1. 1. Tc,out = 48,88 °C
  2. 2. Q̇ = 250,8 kW
  3. 3. A = 23,8 m²
  4. 4. A = 22,71 m²
  5. 5. Th,out = 72,86 °C
  6. 6. A = 9,008 m²

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