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

У теплообміннику нагрівається гліколева суміш (2 kg/s, cp = 3,6 kJ/(kg·K)) від 25 до 75 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

ṁ = 2 kg/scp = 3,6 kJ/(kg·K)T: 25 → 75 °C
Q̇ = kW
2.Легка

У теплообміннику охолоджується вода (0,3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) від 60 до 40 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

ṁ = 0,3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)T: 60 → 40 °C
Q̇ = kW
3.Середня
довжинаT95 °C70 °C40 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 770 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 95 до 70 °C, а холодний нагрівається від 20 до 40 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,9, а U = 200 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 770 kWF = 0,9U = 200 W/(m²·K)Th: 95 → 70 °CTc: 20 → 40 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT165 °C65 °C55 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 400 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 165 до 65 °C, а холодний нагрівається від 20 до 55 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,95, а U = 300 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 400 kWF = 0,95U = 300 W/(m²·K)Th: 165 → 65 °CTc: 20 → 55 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT100 °C30 °C?ΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

Пара конденсується за сталої температури 100 °C на зовнішній поверхні труб конденсатора з площею теплообміну 4 m² і U = 2500 W/(m²·K). Охолоджувальна вода (3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) входить у труби при 30 °C. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

Ts = 100 °CA = 4 m²U = 2500 W/(m²·K)ṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
6.Складна
довжинаT140 °C55 °C?25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику «труба в трубі» гаряча олива (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) тече внутрішньою трубою й охолоджується від 140 до 55 °C. Вода (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) у кільцевому каналі входить при 25 °C. Внутрішня труба має діаметр 40 mm, і U = 300 W/(m²·K) віднесено до цього діаметра. Знайдіть потрібну довжину труби L.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 140 → 55 °Cṁc = 1,5 kg/sTc,in = 25 °CD = 40 mmU = 300 W/(m²·K)
L = m

Ключ відповідей

  1. 1. Q̇ = 360 kW
  2. 2. Q̇ = 25,08 kW
  3. 3. A = 81,54 m²
  4. 4. A = 19,3 m²
  5. 5. Tc,out = 68,47 °C
  6. 6. L = 40,53 m

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