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
довжинаT110 °C50 °C?30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охолоджується від 110 до 50 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 3 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 = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 110 → 50 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
2.Легка
довжинаT80 °C60 °C25 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується з 80 до 60 °C, а холодний нагрівається з 10 до 25 °C. Знайдіть середньологарифмічну різницю температур ΔTlm.

Th: 80 → 60 °CTc: 10 → 25 °C
ΔTlm = K
3.Середня
довжинаT175 °C40 °C80 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 250 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 175 до 40 °C, а холодний нагрівається від 25 до 80 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,92, а U = 800 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 250 kWF = 0,92U = 800 W/(m²·K)Th: 175 → 40 °CTc: 25 → 80 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT105 °C25 °C35 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 180 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 105 до 25 °C, а холодний нагрівається від 10 до 35 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,95, а U = 800 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 180 kWF = 0,95U = 800 W/(m²·K)Th: 105 → 25 °CTc: 10 → 35 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT130 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

Пара конденсується за сталої температури 130 °C на зовнішній поверхні труб конденсатора з площею теплообміну 4 m² і U = 2000 W/(m²·K). Охолоджувальна вода (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) входить у труби при 25 °C. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

Ts = 130 °CA = 4 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
6.Складна
довжинаT105 °C80 °C42,51 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охолоджується з 105 до 80 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 1 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 15 °C. При U = 1500 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 105 → 80 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²

Ключ відповідей

  1. 1. Tc,out = 35,5 °C
  2. 2. ΔTlm = 52,46 K
  3. 3. A = 7,837 m²
  4. 4. A = 6,633 m²
  5. 5. Tc,out = 114,5 °C
  6. 6. A = 1,203 m²

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