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.

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
довжинаT100 °C50 °C?10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охолоджується від 100 до 50 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 0,8 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що надходить при 10 °C. Втрат тепла в довкілля немає. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 100 → 50 °Cṁc = 0,8 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
2.Легка
довжинаT100 °C85 °C45 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується з 100 до 85 °C, а холодний нагрівається з 25 до 45 °C. Знайдіть середньологарифмічну різницю температур ΔTlm.

Th: 100 → 85 °CTc: 25 → 45 °C
ΔTlm = K
3.Середня
довжинаT165 °C80 °C120 °C30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 110 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 165 до 80 °C, а холодний нагрівається з 30 до 120 °C. Коефіцієнт теплопередачі 1500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 110 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 165 → 80 °CTc: 30 → 120 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT105 °C30 °C75 °CΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

У конденсаторі пара конденсується за сталої температури 105 °C на зовнішній поверхні труб. Охолоджувальна вода (4 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) тече трубами й нагрівається від 30 до 75 °C. Коефіцієнт теплопередачі 1500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Ts = 105 °Cṁ = 4 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 75 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
5.Складна
довжинаT95 °C65 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂прямотечія

У прямотечійному теплообміннику «труба в трубі» гаряча олива (0,2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) тече внутрішньою трубою й охолоджується від 95 до 65 °C. Вода (0,2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) у кільцевому каналі входить при 25 °C. Внутрішня труба має діаметр 25 mm, і U = 150 W/(m²·K) віднесено до цього діаметра. Знайдіть потрібну довжину труби L.

ṁh = 0,2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 95 → 65 °Cṁc = 0,2 kg/sTc,in = 25 °CD = 25 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m
6.Складна
довжинаT115 °C75 °C75,29 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) охолоджується з 115 до 75 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 0,5 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 15 °C. При U = 300 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 115 → 75 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

Ключ відповідей

  1. 1. Tc,out = 27,19 °C
  2. 2. ΔTlm = 57,46 K
  3. 3. A = 1,545 m²
  4. 4. A = 10,21 m²
  5. 5. L = 24,5 m
  6. 6. A = 8,543 m²

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