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
довжинаT150 °C45 °C110 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник має площу теплообміну 10 m² і коефіцієнт теплопередачі 1500 W/(m²·K). Гарячий теплоносій охолоджується від 150 до 45 °C, а холодний нагрівається від 25 до 110 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

A = 10 m²U = 1500 W/(m²·K)Th: 150 → 45 °CTc: 25 → 110 °C
Q̇ = kW
2.Легка
довжинаT140 °C45 °C90 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується з 140 до 45 °C, а холодний нагрівається з 15 до 90 °C. Знайдіть середньологарифмічну різницю температур ΔTlm.

Th: 140 → 45 °CTc: 15 → 90 °C
ΔTlm = K
3.Середня
довжинаT145 °C95 °C75 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 580 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 145 до 95 °C, а холодний нагрівається від 10 до 75 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,8, а U = 500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 580 kWF = 0,8U = 500 W/(m²·K)Th: 145 → 95 °CTc: 10 → 75 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT130 °C70 °C10 °C50 °CΔT₁ΔT₂прямотечія

Прямотечійний теплообмінник передає 120 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 130 до 70 °C, а холодний нагрівається з 10 до 50 °C. Коефіцієнт теплопередачі 1000 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 120 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 130 → 70 °CTc: 10 → 50 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT80 °C50 °C12,51 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) охолоджується з 80 до 50 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 3 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 10 °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 → 50 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
6.Складна
довжинаT150 °C70 °C27,97 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) охолоджується з 150 до 70 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 3 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 = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 150 → 70 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²

Ключ відповідей

  1. 1. Q̇ = 432,8 kW
  2. 2. ΔTlm = 39,15 K
  3. 3. A = 18,77 m²
  4. 4. A = 2,15 m²
  5. 5. A = 0,7493 m²
  6. 6. A = 1,548 m²

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