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 легка олива (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) від 80 до 30 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

ṁ = 0,5 kg/scp = 2,1 kJ/(kg·K)T: 80 → 30 °C
Q̇ = kW
2.Легка
довжинаT105 °C70 °C?30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) охолоджується від 105 до 70 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 0,8 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що надходить при 30 °C. Втрат тепла в довкілля немає. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 105 → 70 °Cṁc = 0,8 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
3.Середня
довжинаT150 °C45 °C85 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 130 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 150 до 45 °C, а холодний нагрівається з 15 до 85 °C. Коефіцієнт теплопередачі 300 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 130 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 150 → 45 °CTc: 15 → 85 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT115 °C70 °C90 °C30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 340 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 115 до 70 °C, а холодний нагрівається з 30 до 90 °C. Коефіцієнт теплопередачі 200 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 340 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 115 → 70 °CTc: 30 → 90 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT155 °C105 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂прямотечія

У прямотечійному теплообміннику «труба в трубі» гаряча олива (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) тече внутрішньою трубою й охолоджується від 155 до 105 °C. Вода (0,8 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) у кільцевому каналі входить при 15 °C. Внутрішня труба має діаметр 25 mm, і U = 150 W/(m²·K) віднесено до цього діаметра. Знайдіть потрібну довжину труби L.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 155 → 105 °Cṁc = 0,8 kg/sTc,in = 15 °CD = 25 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m
6.Складна
довжинаT115 °C85 °C52,01 °C30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охолоджується з 115 до 85 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 1,5 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 30 °C. При U = 1500 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 115 → 85 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²

Ключ відповідей

  1. 1. Q̇ = 52,5 kW
  2. 2. Tc,out = 43,08 °C
  3. 3. A = 9,573 m²
  4. 4. A = 53,27 m²
  5. 5. L = 42,97 m
  6. 6. A = 1,562 m²

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