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
довжинаT90 °C40 °C65 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник має площу теплообміну 20 m² і коефіцієнт теплопередачі 800 W/(m²·K). Гарячий теплоносій охолоджується від 90 до 40 °C, а холодний нагрівається від 25 до 65 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

A = 20 m²U = 800 W/(m²·K)Th: 90 → 40 °CTc: 25 → 65 °C
Q̇ = kW
2.Легка
довжинаT155 °C55 °C50 °C30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується з 155 до 55 °C, а холодний нагрівається з 30 до 50 °C. Знайдіть середньологарифмічну різницю температур ΔTlm.

Th: 155 → 55 °CTc: 30 → 50 °C
ΔTlm = K
3.Середня
довжинаT105 °C15 °C40 °CΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

У конденсаторі пара конденсується за сталої температури 105 °C на зовнішній поверхні труб. Охолоджувальна вода (4 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) тече трубами й нагрівається від 15 до 40 °C. Коефіцієнт теплопередачі 2500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Ts = 105 °Cṁ = 4 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 40 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
4.Середня
довжинаT100 °C10 °C35 °CΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

У конденсаторі пара конденсується за сталої температури 100 °C на зовнішній поверхні труб. Охолоджувальна вода (3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) тече трубами й нагрівається від 10 до 35 °C. Коефіцієнт теплопередачі 1500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Ts = 100 °Cṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 35 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
5.Складна
довжинаT110 °C70 °C?10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику «труба в трубі» гаряча олива (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) тече внутрішньою трубою й охолоджується від 110 до 70 °C. Вода (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) у кільцевому каналі входить при 10 °C. Внутрішня труба має діаметр 50 mm, і U = 400 W/(m²·K) віднесено до цього діаметра. Знайдіть потрібну довжину труби L.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 110 → 70 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 10 °CD = 50 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m
6.Складна
довжинаT135 °C??15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику обидва потоки мають однакову повну теплоємність ṁ·cp = 3 kW/K. Гарячий потік входить при 135 °C, а холодний при 15 °C. Теплообмінник має A = 5 m² і U = 300 W/(m²·K). Знайдіть температуру гарячого потоку на виході Th,out.

Ch = Cc = 3 kW/KTh,in = 135 °CTc,in = 15 °CA = 5 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C

Ключ відповідей

  1. 1. Q̇ = 313,2 kW
  2. 2. ΔTlm = 55,75 K
  3. 3. A = 2,176 m²
  4. 4. A = 2,721 m²
  5. 5. L = 19,24 m
  6. 6. Th,out = 95 °C

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