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
довжинаT80 °C45 °C20 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник має площу теплообміну 1 m² і коефіцієнт теплопередачі 800 W/(m²·K). Гарячий теплоносій охолоджується від 80 до 45 °C, а холодний нагрівається від 10 до 20 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

A = 1 m²U = 800 W/(m²·K)Th: 80 → 45 °CTc: 10 → 20 °C
Q̇ = kW
2.Легка
довжинаT170 °C135 °C20 °C45 °CΔT₁ΔT₂прямотечія

У прямотечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується від 170 до 135 °C, а холодний нагрівається від 20 до 45 °C. Знайдіть середньологарифмічний температурний напір ΔTlm.

Th: 170 → 135 °CTc: 20 → 45 °C
ΔTlm = K
3.Середня
довжинаT130 °C100 °C25 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 340 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 130 до 100 °C, а холодний нагрівається від 15 до 25 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,9, а U = 200 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 340 kWF = 0,9U = 200 W/(m²·K)Th: 130 → 100 °CTc: 15 → 25 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT160 °C145 °C65 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 140 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 160 до 145 °C, а холодний нагрівається з 25 до 65 °C. Коефіцієнт теплопередачі 500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 140 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 160 → 145 °CTc: 25 → 65 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT145 °C110 °C21,42 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охолоджується з 145 до 110 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 3 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 15 °C. При U = 200 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 145 → 110 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.Складна
довжинаT175 °C??20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику обидва потоки мають однакову повну теплоємність ṁ·cp = 1 kW/K. Гарячий потік входить при 175 °C, а холодний при 20 °C. Теплообмінник має A = 3 m² і U = 800 W/(m²·K). Знайдіть температуру гарячого потоку на виході Th,out.

Ch = Cc = 1 kW/KTh,in = 175 °CTc,in = 20 °CA = 3 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C

Ключ відповідей

  1. 1. Q̇ = 37,11 kW
  2. 2. ΔTlm = 117,5 K
  3. 3. A = 19,96 m²
  4. 4. A = 2,616 m²
  5. 5. A = 3,704 m²
  6. 6. Th,out = 65,59 °C

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