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
довжинаT80 °C55 °C35 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник має площу теплообміну 20 m² і коефіцієнт теплопередачі 300 W/(m²·K). Гарячий теплоносій охолоджується від 80 до 55 °C, а холодний нагрівається від 15 до 35 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

A = 20 m²U = 300 W/(m²·K)Th: 80 → 55 °CTc: 15 → 35 °C
Q̇ = kW
2.Легка
довжинаT100 °C60 °C?20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) охолоджується від 100 до 60 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 3 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що надходить при 20 °C. Втрат тепла в довкілля немає. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 100 → 60 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
3.Середня
довжинаT125 °C60 °C25 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 200 kW. Його площа теплообміну 1 m². Гарячий теплоносій охолоджується від 125 до 60 °C, а холодний нагрівається від 10 до 25 °C. Знайдіть коефіцієнт теплопередачі U.

Q̇ = 200 kWA = 1 m²Th: 125 → 60 °CTc: 10 → 25 °C
U = W/(m²·K)
4.Середня
довжинаT105 °C85 °C65 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 220 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 105 до 85 °C, а холодний нагрівається від 25 до 65 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,92, а U = 200 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 220 kWF = 0,92U = 200 W/(m²·K)Th: 105 → 85 °CTc: 25 → 65 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT160 °C110 °C112,5 °C30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охолоджується з 160 до 110 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 0,5 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 30 °C. При U = 500 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 160 → 110 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.Складна
довжинаT105 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

Пара конденсується за сталої температури 105 °C на зовнішній поверхні труб конденсатора з площею теплообміну 6 m² і U = 1000 W/(m²·K). Охолоджувальна вода (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) входить у труби при 15 °C. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

Ts = 105 °CA = 6 m²U = 1000 W/(m²·K)ṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C

Ключ відповідей

  1. 1. Q̇ = 254,7 kW
  2. 2. Tc,out = 23,35 °C
  3. 3. U = 2773 W/(m²·K)
  4. 4. A = 24,24 m²
  5. 5. A = 5,536 m²
  6. 6. Tc,out = 70,43 °C

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