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
довжинаT90 °C60 °C70 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується з 90 до 60 °C, а холодний нагрівається з 10 до 70 °C. Знайдіть середньологарифмічну різницю температур ΔTlm.

Th: 90 → 60 °CTc: 10 → 70 °C
ΔTlm = K
2.Легка
довжинаT140 °C110 °C120 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник має площу теплообміну 8 m² і коефіцієнт теплопередачі 200 W/(m²·K). Гарячий теплоносій охолоджується від 140 до 110 °C, а холодний нагрівається від 15 до 120 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

A = 8 m²U = 200 W/(m²·K)Th: 140 → 110 °CTc: 15 → 120 °C
Q̇ = kW
3.Середня
довжинаT135 °C60 °C70 °C30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 590 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 135 до 60 °C, а холодний нагрівається від 30 до 70 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,88, а U = 800 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 590 kWF = 0,88U = 800 W/(m²·K)Th: 135 → 60 °CTc: 30 → 70 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT110 °C15 °C70 °CΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

У конденсаторі пара конденсується за сталої температури 110 °C на зовнішній поверхні труб. Охолоджувальна вода (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) тече трубами й нагрівається від 15 до 70 °C. Коефіцієнт теплопередачі 3500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Ts = 110 °Cṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 70 °CU = 3500 W/(m²·K)
A = m²
5.Складна
довжинаT105 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

Пара конденсується за сталої температури 105 °C на зовнішній поверхні труб конденсатора з площею теплообміну 6 m² і U = 3000 W/(m²·K). Охолоджувальна вода (3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) входить у труби при 20 °C. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

Ts = 105 °CA = 6 m²U = 3000 W/(m²·K)ṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
6.Складна
довжинаT165 °C??20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику обидва потоки мають однакову повну теплоємність ṁ·cp = 1,5 kW/K. Гарячий потік входить при 165 °C, а холодний при 20 °C. Теплообмінник має A = 1,5 m² і U = 800 W/(m²·K). Знайдіть температуру гарячого потоку на виході Th,out.

Ch = Cc = 1,5 kW/KTh,in = 165 °CTc,in = 20 °CA = 1,5 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C

Ключ відповідей

  1. 1. ΔTlm = 32,74 K
  2. 2. Q̇ = 77,01 kW
  3. 3. A = 18,51 m²
  4. 4. A = 1,55 m²
  5. 5. Tc,out = 84,77 °C
  6. 6. Th,out = 100,6 °C

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