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
довжинаT175 °C140 °C110 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується з 175 до 140 °C, а холодний нагрівається з 20 до 110 °C. Знайдіть середньологарифмічну різницю температур ΔTlm.

Th: 175 → 140 °CTc: 20 → 110 °C
ΔTlm = K
2.Легка
довжинаT150 °C65 °C?20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) охолоджується від 150 до 65 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 2 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що надходить при 20 °C. Втрат тепла в довкілля немає. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 150 → 65 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
3.Середня
довжинаT160 °C60 °C50 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 110 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 160 до 60 °C, а холодний нагрівається від 15 до 50 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,85, а U = 800 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 110 kWF = 0,85U = 800 W/(m²·K)Th: 160 → 60 °CTc: 15 → 50 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT105 °C25 °C50 °CΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

У конденсаторі пара конденсується за сталої температури 105 °C на зовнішній поверхні труб. Охолоджувальна вода (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) тече трубами й нагрівається від 25 до 50 °C. Коефіцієнт теплопередачі 3000 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Ts = 105 °Cṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 25 → 50 °CU = 3000 W/(m²·K)
A = m²
5.Складна
довжинаT115 °C90 °C84,81 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (2 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) охолоджується з 115 до 90 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 0,5 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 25 °C. При U = 300 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 115 → 90 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
6.Складна
довжинаT130 °C100 °C?20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику «труба в трубі» гаряча олива (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) тече внутрішньою трубою й охолоджується від 130 до 100 °C. Вода (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) у кільцевому каналі входить при 20 °C. Внутрішня труба має діаметр 32 mm, і U = 250 W/(m²·K) віднесено до цього діаметра. Знайдіть потрібну довжину труби L.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 130 → 100 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 20 °CD = 32 mmU = 250 W/(m²·K)
L = m

Ключ відповідей

  1. 1. ΔTlm = 89,71 K
  2. 2. Tc,out = 52,03 °C
  3. 3. A = 2,224 m²
  4. 4. A = 0,7831 m²
  5. 5. A = 9,179 m²
  6. 6. L = 31,71 m

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