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.

Новий робочий аркушТренуватися онлайн з підказками

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
довжинаT100 °C45 °C10 °C20 °CΔT₁ΔT₂прямотечія

У прямотечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується від 100 до 45 °C, а холодний нагрівається від 10 до 20 °C. Знайдіть середньологарифмічний температурний напір ΔTlm.

Th: 100 → 45 °CTc: 10 → 20 °C
ΔTlm = K
2.Легка
довжинаT170 °C105 °C?25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) охолоджується від 170 до 105 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 0,5 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 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 170 → 105 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
3.Середня
довжинаT110 °C10 °C70 °CΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

У конденсаторі пара конденсується за сталої температури 110 °C на зовнішній поверхні труб. Охолоджувальна вода (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) тече трубами й нагрівається від 10 до 70 °C. Коефіцієнт теплопередачі 2500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Ts = 110 °Cṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 70 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
4.Середня
довжинаT130 °C115 °C120 °C30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 760 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 130 до 115 °C, а холодний нагрівається від 30 до 120 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,95, а U = 1000 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 760 kWF = 0,95U = 1000 W/(m²·K)Th: 130 → 115 °CTc: 30 → 120 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT120 °C90 °C?10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику «труба в трубі» гаряча олива (0,3 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) тече внутрішньою трубою й охолоджується від 120 до 90 °C. Вода (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) у кільцевому каналі входить при 10 °C. Внутрішня труба має діаметр 20 mm, і U = 200 W/(m²·K) віднесено до цього діаметра. Знайдіть потрібну довжину труби L.

ṁh = 0,3 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 120 → 90 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 10 °CD = 20 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m
6.Складна
довжинаT130 °C85 °C26,96 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) охолоджується з 130 до 85 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 2 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 10 °C. При U = 200 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 130 → 85 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²

Ключ відповідей

  1. 1. ΔTlm = 50,74 K
  2. 2. Tc,out = 102,8 °C
  3. 3. A = 1,532 m²
  4. 4. A = 22,83 m²
  5. 5. L = 16,32 m
  6. 6. A = 8,028 m²

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