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 охолоджується вода (1,2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) від 70 до 35 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

ṁ = 1,2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)T: 70 → 35 °C
Q̇ = kW
2.Легка

У теплообміннику нагрівається гліколева суміш (0,5 kg/s, cp = 3,6 kJ/(kg·K)) від 30 до 90 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

ṁ = 0,5 kg/scp = 3,6 kJ/(kg·K)T: 30 → 90 °C
Q̇ = kW
3.Середня
довжинаT130 °C25 °C55 °CΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

У конденсаторі пара конденсується за сталої температури 130 °C на зовнішній поверхні труб. Охолоджувальна вода (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) тече трубами й нагрівається від 25 до 55 °C. Коефіцієнт теплопередачі 3500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Ts = 130 °Cṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 25 → 55 °CU = 3500 W/(m²·K)
A = m²
4.Середня
довжинаT125 °C70 °C65 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 350 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 125 до 70 °C, а холодний нагрівається від 15 до 65 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,85, а U = 800 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 350 kWF = 0,85U = 800 W/(m²·K)Th: 125 → 70 °CTc: 15 → 65 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT100 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

Пара конденсується за сталої температури 100 °C на зовнішній поверхні труб конденсатора з площею теплообміну 5 m² і U = 2000 W/(m²·K). Охолоджувальна вода (3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) входить у труби при 25 °C. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

Ts = 100 °CA = 5 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
6.Складна
довжинаT110 °C??30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику обидва потоки мають однакову повну теплоємність ṁ·cp = 1 kW/K. Гарячий потік входить при 110 °C, а холодний при 30 °C. Теплообмінник має A = 3 m² і U = 300 W/(m²·K). Знайдіть температуру гарячого потоку на виході Th,out.

Ch = Cc = 1 kW/KTh,in = 110 °CTc,in = 30 °CA = 3 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C

Ключ відповідей

  1. 1. Q̇ = 175,6 kW
  2. 2. Q̇ = 108 kW
  3. 3. A = 0,4018 m²
  4. 4. A = 8,957 m²
  5. 5. Tc,out = 66,21 °C
  6. 6. Th,out = 72,11 °C

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