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
довжинаT180 °C145 °C?25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) охолоджується від 180 до 145 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 3 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що надходить при 25 °C. Втрат тепла в довкілля немає. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 180 → 145 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
2.Легка
довжинаT95 °C55 °C55 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується з 95 до 55 °C, а холодний нагрівається з 20 до 55 °C. Знайдіть середньологарифмічну різницю температур ΔTlm.

Th: 95 → 55 °CTc: 20 → 55 °C
ΔTlm = K
3.Середня
довжинаT90 °C60 °C25 °C55 °CΔT₁ΔT₂прямотечія

Прямотечійний теплообмінник передає 210 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 90 до 60 °C, а холодний нагрівається з 25 до 55 °C. Коефіцієнт теплопередачі 1500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 210 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 90 → 60 °CTc: 25 → 55 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT145 °C120 °C30 °C40 °CΔT₁ΔT₂прямотечія

Прямотечійний теплообмінник передає 120 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 145 до 120 °C, а холодний нагрівається з 30 до 40 °C. Коефіцієнт теплопередачі 200 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 120 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 145 → 120 °CTc: 30 → 40 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT80 °C40 °C40,1 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) охолоджується з 80 до 40 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 0,5 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 20 °C. При U = 800 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 80 → 40 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
6.Складна
довжинаT160 °C80 °C26,96 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) охолоджується з 160 до 80 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 2 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 15 °C. При U = 800 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 160 → 80 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²

Ключ відповідей

  1. 1. Tc,out = 35,47 °C
  2. 2. ΔTlm = 37,44 K
  3. 3. A = 5,985 m²
  4. 4. A = 6,221 m²
  5. 5. A = 1,822 m²
  6. 6. A = 1,316 m²

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