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 °C95 °C?25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) охолоджується від 135 до 95 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 0,8 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що надходить при 25 °C. Втрат тепла в довкілля немає. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 135 → 95 °Cṁc = 0,8 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
2.Легка
довжинаT160 °C80 °C85 °C30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується з 160 до 80 °C, а холодний нагрівається з 30 до 85 °C. Знайдіть середньологарифмічну різницю температур ΔTlm.

Th: 160 → 80 °CTc: 30 → 85 °C
ΔTlm = K
3.Середня
довжинаT105 °C45 °C30 °C40 °CΔT₁ΔT₂прямотечія

Прямотечійний теплообмінник передає 390 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 105 до 45 °C, а холодний нагрівається з 30 до 40 °C. Коефіцієнт теплопередачі 300 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 390 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 105 → 45 °CTc: 30 → 40 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT150 °C75 °C140 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 540 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 150 до 75 °C, а холодний нагрівається від 10 до 140 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,9, а U = 1000 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 540 kWF = 0,9U = 1000 W/(m²·K)Th: 150 → 75 °CTc: 10 → 140 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT130 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

Пара конденсується за сталої температури 130 °C на зовнішній поверхні труб конденсатора з площею теплообміну 4 m² і U = 1500 W/(m²·K). Охолоджувальна вода (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) входить у труби при 10 °C. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

Ts = 130 °CA = 4 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
6.Складна
довжинаT85 °C50 °C45,93 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) охолоджується з 85 до 50 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 0,5 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 25 °C. При U = 500 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 85 → 50 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²

Ключ відповідей

  1. 1. Tc,out = 50,12 °C
  2. 2. ΔTlm = 61,66 K
  3. 3. A = 50,29 m²
  4. 4. A = 20,42 m²
  5. 5. Tc,out = 83,91 °C
  6. 6. A = 2,777 m²

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