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
довжинаT165 °C85 °C?25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) охолоджується від 165 до 85 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 2 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 = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 165 → 85 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
2.Легка
довжинаT80 °C50 °C65 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується з 80 до 50 °C, а холодний нагрівається з 20 до 65 °C. Знайдіть середньологарифмічну різницю температур ΔTlm.

Th: 80 → 50 °CTc: 20 → 65 °C
ΔTlm = K
3.Середня
довжинаT80 °C40 °C45 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 310 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 80 до 40 °C, а холодний нагрівається з 25 до 45 °C. Коефіцієнт теплопередачі 500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 310 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 80 → 40 °CTc: 25 → 45 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT100 °C70 °C75 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 50 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 100 до 70 °C, а холодний нагрівається з 15 до 75 °C. Коефіцієнт теплопередачі 800 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 50 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 100 → 70 °CTc: 15 → 75 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT140 °C60 °C?10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику «труба в трубі» гаряча олива (0,2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) тече внутрішньою трубою й охолоджується від 140 до 60 °C. Вода (0,2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) у кільцевому каналі входить при 10 °C. Внутрішня труба має діаметр 32 mm, і U = 300 W/(m²·K) віднесено до цього діаметра. Знайдіть потрібну довжину труби L.

ṁh = 0,2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 140 → 60 °Cṁc = 0,2 kg/sTc,in = 10 °CD = 32 mmU = 300 W/(m²·K)
L = m
6.Складна
довжинаT105 °C75 °C28,97 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) охолоджується з 105 до 75 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 2 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 20 °C. При U = 1000 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 105 → 75 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²

Ключ відповідей

  1. 1. Tc,out = 35,05 °C
  2. 2. ΔTlm = 21,64 K
  3. 3. A = 26,27 m²
  4. 4. A = 1,643 m²
  5. 5. L = 18,38 m
  6. 6. A = 1,155 m²

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