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
довжинаT135 °C105 °C35 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник має площу теплообміну 2,5 m² і коефіцієнт теплопередачі 1000 W/(m²·K). Гарячий теплоносій охолоджується від 135 до 105 °C, а холодний нагрівається від 10 до 35 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

A = 2,5 m²U = 1000 W/(m²·K)Th: 135 → 105 °CTc: 10 → 35 °C
Q̇ = kW
2.Легка
довжинаT95 °C80 °C50 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується з 95 до 80 °C, а холодний нагрівається з 25 до 50 °C. Знайдіть середньологарифмічну різницю температур ΔTlm.

Th: 95 → 80 °CTc: 25 → 50 °C
ΔTlm = K
3.Середня
довжинаT125 °C55 °C75 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 50 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 125 до 55 °C, а холодний нагрівається з 20 до 75 °C. Коефіцієнт теплопередачі 200 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 50 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 125 → 55 °CTc: 20 → 75 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT155 °C115 °C45 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 390 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 155 до 115 °C, а холодний нагрівається з 20 до 45 °C. Коефіцієнт теплопередачі 1500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 390 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 155 → 115 °CTc: 20 → 45 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT115 °C45 °C38,89 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охолоджується з 115 до 45 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 2 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 10 °C. При U = 300 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 115 → 45 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
6.Складна
довжинаT140 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

Пара конденсується за сталої температури 140 °C на зовнішній поверхні труб конденсатора з площею теплообміну 2 m² і U = 3000 W/(m²·K). Охолоджувальна вода (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) входить у труби при 25 °C. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

Ts = 140 °CA = 2 m²U = 3000 W/(m²·K)ṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C

Ключ відповідей

  1. 1. Q̇ = 243,7 kW
  2. 2. ΔTlm = 49,83 K
  3. 3. A = 5,945 m²
  4. 4. A = 2,541 m²
  5. 5. A = 15,21 m²
  6. 6. Tc,out = 95,83 °C

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