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
довжинаT145 °C115 °C70 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується з 145 до 115 °C, а холодний нагрівається з 25 до 70 °C. Знайдіть середньологарифмічну різницю температур ΔTlm.

Th: 145 → 115 °CTc: 25 → 70 °C
ΔTlm = K
2.Легка
довжинаT115 °C70 °C?15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) охолоджується від 115 до 70 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 0,5 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 = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 115 → 70 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
3.Середня
довжинаT175 °C100 °C100 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 570 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 175 до 100 °C, а холодний нагрівається від 20 до 100 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,8, а U = 1000 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 570 kWF = 0,8U = 1000 W/(m²·K)Th: 175 → 100 °CTc: 20 → 100 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT155 °C100 °C115 °C30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 240 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 155 до 100 °C, а холодний нагрівається з 30 до 115 °C. Коефіцієнт теплопередачі 1500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 240 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 155 → 100 °CTc: 30 → 115 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT145 °C80 °C37,88 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охолоджується з 145 до 80 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 1 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 20 °C. При U = 300 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 145 → 80 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
6.Складна
довжинаT105 °C??10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику обидва потоки мають однакову повну теплоємність ṁ·cp = 1 kW/K. Гарячий потік входить при 105 °C, а холодний при 10 °C. Теплообмінник має A = 2 m² і U = 500 W/(m²·K). Знайдіть температуру гарячого потоку на виході Th,out.

Ch = Cc = 1 kW/KTh,in = 105 °CTc,in = 10 °CA = 2 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C

Ключ відповідей

  1. 1. ΔTlm = 82,27 K
  2. 2. Tc,out = 82,82 °C
  3. 3. A = 9,197 m²
  4. 4. A = 2,985 m²
  5. 5. A = 3,065 m²
  6. 6. Th,out = 57,5 °C

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