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
довжинаT170 °C85 °C50 °C30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується з 170 до 85 °C, а холодний нагрівається з 30 до 50 °C. Знайдіть середньологарифмічну різницю температур ΔTlm.

Th: 170 → 85 °CTc: 30 → 50 °C
ΔTlm = K
2.Легка
довжинаT165 °C105 °C65 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується з 165 до 105 °C, а холодний нагрівається з 10 до 65 °C. Знайдіть середньологарифмічну різницю температур ΔTlm.

Th: 165 → 105 °CTc: 10 → 65 °C
ΔTlm = K
3.Середня
довжинаT135 °C115 °C110 °C30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 280 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 135 до 115 °C, а холодний нагрівається від 30 до 110 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,9, а U = 800 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 280 kWF = 0,9U = 800 W/(m²·K)Th: 135 → 115 °CTc: 30 → 110 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT130 °C10 °C120 °CΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

У конденсаторі пара конденсується за сталої температури 130 °C на зовнішній поверхні труб. Охолоджувальна вода (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) тече трубами й нагрівається від 10 до 120 °C. Коефіцієнт теплопередачі 1500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Ts = 130 °Cṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 120 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
5.Складна
довжинаT140 °C115 °C18,74 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) охолоджується з 140 до 115 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 2 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 15 °C. При U = 200 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 140 → 115 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.Складна
довжинаT120 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

Пара конденсується за сталої температури 120 °C на зовнішній поверхні труб конденсатора з площею теплообміну 4 m² і U = 1000 W/(m²·K). Охолоджувальна вода (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) входить у труби при 15 °C. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

Ts = 120 °CA = 4 m²U = 1000 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C

Ключ відповідей

  1. 1. ΔTlm = 83,32 K
  2. 2. ΔTlm = 97,48 K
  3. 3. A = 7,932 m²
  4. 4. A = 13,85 m²
  5. 5. A = 1,417 m²
  6. 6. Tc,out = 54,93 °C

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