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
довжинаT160 °C115 °C150 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник має площу теплообміну 4 m² і коефіцієнт теплопередачі 300 W/(m²·K). Гарячий теплоносій охолоджується від 160 до 115 °C, а холодний нагрівається від 25 до 150 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

A = 4 m²U = 300 W/(m²·K)Th: 160 → 115 °CTc: 25 → 150 °C
Q̇ = kW
2.Легка
довжинаT160 °C85 °C145 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується з 160 до 85 °C, а холодний нагрівається з 25 до 145 °C. Знайдіть середньологарифмічну різницю температур ΔTlm.

Th: 160 → 85 °CTc: 25 → 145 °C
ΔTlm = K
3.Середня
довжинаT100 °C30 °C70 °CΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

У конденсаторі пара конденсується за сталої температури 100 °C на зовнішній поверхні труб. Охолоджувальна вода (5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) тече трубами й нагрівається від 30 до 70 °C. Коефіцієнт теплопередачі 2500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Ts = 100 °Cṁ = 5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 70 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
4.Середня
довжинаT140 °C10 °C65 °CΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

У конденсаторі пара конденсується за сталої температури 140 °C на зовнішній поверхні труб. Охолоджувальна вода (4 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) тече трубами й нагрівається від 10 до 65 °C. Коефіцієнт теплопередачі 1500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Ts = 140 °Cṁ = 4 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 65 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
5.Складна
довжинаT130 °C95 °C95,33 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) охолоджується з 130 до 95 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 0,5 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 25 °C. При U = 1500 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 130 → 95 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.Складна
довжинаT105 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

Пара конденсується за сталої температури 105 °C на зовнішній поверхні труб конденсатора з площею теплообміну 3 m² і U = 2500 W/(m²·K). Охолоджувальна вода (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) входить у труби при 10 °C. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

Ts = 105 °CA = 3 m²U = 2500 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C

Ключ відповідей

  1. 1. Q̇ = 43,69 kW
  2. 2. ΔTlm = 32,46 K
  3. 3. A = 7,083 m²
  4. 4. A = 6,131 m²
  5. 5. A = 1,949 m²
  6. 6. Tc,out = 66,26 °C

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