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
довжинаT130 °C95 °C70 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується з 130 до 95 °C, а холодний нагрівається з 15 до 70 °C. Знайдіть середньологарифмічну різницю температур ΔTlm.

Th: 130 → 95 °CTc: 15 → 70 °C
ΔTlm = K
2.Легка
довжинаT150 °C90 °C130 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується з 150 до 90 °C, а холодний нагрівається з 25 до 130 °C. Знайдіть середньологарифмічну різницю температур ΔTlm.

Th: 150 → 90 °CTc: 25 → 130 °C
ΔTlm = K
3.Середня
довжинаT100 °C30 °C50 °CΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

У конденсаторі пара конденсується за сталої температури 100 °C на зовнішній поверхні труб. Охолоджувальна вода (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) тече трубами й нагрівається від 30 до 50 °C. Коефіцієнт теплопередачі 3000 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Ts = 100 °Cṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 50 °CU = 3000 W/(m²·K)
A = m²
4.Середня
довжинаT95 °C50 °C75 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 660 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 95 до 50 °C, а холодний нагрівається від 15 до 75 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,88, а U = 500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 660 kWF = 0,88U = 500 W/(m²·K)Th: 95 → 50 °CTc: 15 → 75 °C
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 5 m² і U = 2500 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 = 5 m²U = 2500 W/(m²·K)ṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
6.Складна
довжинаT100 °C80 °C35,5 °C30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охолоджується з 100 до 80 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 3 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 30 °C. При U = 200 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 100 → 80 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²

Ключ відповідей

  1. 1. ΔTlm = 69,52 K
  2. 2. ΔTlm = 38,18 K
  3. 3. A = 0,9376 m²
  4. 4. A = 55,96 m²
  5. 5. Tc,out = 73,63 °C
  6. 6. A = 6,059 m²

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