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
довжинаT155 °C120 °C85 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується з 155 до 120 °C, а холодний нагрівається з 25 до 85 °C. Знайдіть середньологарифмічну різницю температур ΔTlm.

Th: 155 → 120 °CTc: 25 → 85 °C
ΔTlm = K
2.Легка
довжинаT165 °C110 °C?15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) охолоджується від 165 до 110 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 1,5 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що надходить при 15 °C. Втрат тепла в довкілля немає. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 165 → 110 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
3.Середня
довжинаT125 °C100 °C110 °C30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 180 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 125 до 100 °C, а холодний нагрівається від 30 до 110 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,92, а U = 200 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 180 kWF = 0,92U = 200 W/(m²·K)Th: 125 → 100 °CTc: 30 → 110 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT80 °C40 °C30 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 70 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 80 до 40 °C, а холодний нагрівається від 20 до 30 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,95, а U = 200 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 70 kWF = 0,95U = 200 W/(m²·K)Th: 80 → 40 °CTc: 20 → 30 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT160 °C50 °C112,9 °C30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) охолоджується з 160 до 50 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 1 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 30 °C. При U = 1500 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 160 → 50 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.Складна
довжинаT90 °C55 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂прямотечія

У прямотечійному теплообміннику «труба в трубі» гаряча олива (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) тече внутрішньою трубою й охолоджується від 90 до 55 °C. Вода (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) у кільцевому каналі входить при 20 °C. Внутрішня труба має діаметр 50 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: 90 → 55 °Cṁc = 1,5 kg/sTc,in = 20 °CD = 50 mmU = 250 W/(m²·K)
L = m

Ключ відповідей

  1. 1. ΔTlm = 81,86 K
  2. 2. Tc,out = 25,96 °C
  3. 3. A = 27,4 m²
  4. 4. A = 11,25 m²
  5. 5. A = 7,301 m²
  6. 6. L = 49,28 m

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