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

У теплообміннику нагрівається легка олива (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) від 35 до 55 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

ṁ = 2 kg/scp = 2,1 kJ/(kg·K)T: 35 → 55 °C
Q̇ = kW
2.Легка
довжинаT145 °C120 °C50 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується з 145 до 120 °C, а холодний нагрівається з 20 до 50 °C. Знайдіть середньологарифмічну різницю температур ΔTlm.

Th: 145 → 120 °CTc: 20 → 50 °C
ΔTlm = K
3.Середня
довжинаT100 °C60 °C65 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 140 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 100 до 60 °C, а холодний нагрівається з 10 до 65 °C. Коефіцієнт теплопередачі 500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 140 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 100 → 60 °CTc: 10 → 65 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT95 °C60 °C45 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 340 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 95 до 60 °C, а холодний нагрівається від 25 до 45 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,92, а U = 200 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 340 kWF = 0,92U = 200 W/(m²·K)Th: 95 → 60 °CTc: 25 → 45 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT155 °C75 °C29,67 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охолоджується з 155 до 75 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 3 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 15 °C. При U = 1500 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 155 → 75 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.Складна
довжинаT145 °C60 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂прямотечія

У прямотечійному теплообміннику «труба в трубі» гаряча олива (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) тече внутрішньою трубою й охолоджується від 145 до 60 °C. Вода (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) у кільцевому каналі входить при 20 °C. Внутрішня труба має діаметр 40 mm, і U = 200 W/(m²·K) віднесено до цього діаметра. Знайдіть потрібну довжину труби L.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 145 → 60 °Cṁc = 1,5 kg/sTc,in = 20 °CD = 40 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m

Ключ відповідей

  1. 1. Q̇ = 84 kW
  2. 2. ΔTlm = 97,48 K
  3. 3. A = 6,658 m²
  4. 4. A = 43,94 m²
  5. 5. A = 1,383 m²
  6. 6. L = 63,15 m

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