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 (3 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) від 10 до 30 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

ṁ = 3 kg/scp = 2,1 kJ/(kg·K)T: 10 → 30 °C
Q̇ = kW
2.Легка
довжинаT130 °C70 °C55 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується з 130 до 70 °C, а холодний нагрівається з 15 до 55 °C. Знайдіть середньологарифмічну різницю температур ΔTlm.

Th: 130 → 70 °CTc: 15 → 55 °C
ΔTlm = K
3.Середня
довжинаT90 °C75 °C55 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 640 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 90 до 75 °C, а холодний нагрівається від 10 до 55 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,9, а U = 200 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 640 kWF = 0,9U = 200 W/(m²·K)Th: 90 → 75 °CTc: 10 → 55 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT160 °C40 °C10 °C20 °CΔT₁ΔT₂прямотечія

Прямотечійний теплообмінник передає 410 kW. Його площа теплообміну 8 m². Гарячий теплоносій охолоджується від 160 до 40 °C, а холодний нагрівається від 10 до 20 °C. Знайдіть коефіцієнт теплопередачі U.

Q̇ = 410 kWA = 8 m²Th: 160 → 40 °CTc: 10 → 20 °C
U = W/(m²·K)
5.Складна
довжинаT145 °C90 °C55,26 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охолоджується з 145 до 90 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 2 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 25 °C. При U = 800 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 145 → 90 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
6.Складна
довжинаT120 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

Пара конденсується за сталої температури 120 °C на зовнішній поверхні труб конденсатора з площею теплообміну 1,5 m² і U = 1000 W/(m²·K). Охолоджувальна вода (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) входить у труби при 15 °C. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

Ts = 120 °CA = 1,5 m²U = 1000 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C

Ключ відповідей

  1. 1. Q̇ = 126 kW
  2. 2. ΔTlm = 64,48 K
  3. 3. A = 73,37 m²
  4. 4. U = 794,3 W/(m²·K)
  5. 5. A = 4,123 m²
  6. 6. Tc,out = 46,66 °C

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