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
довжинаT125 °C75 °C90 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник має площу теплообміну 10 m² і коефіцієнт теплопередачі 800 W/(m²·K). Гарячий теплоносій охолоджується від 125 до 75 °C, а холодний нагрівається від 10 до 90 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

A = 10 m²U = 800 W/(m²·K)Th: 125 → 75 °CTc: 10 → 90 °C
Q̇ = kW
2.Легка
довжинаT140 °C80 °C60 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується з 140 до 80 °C, а холодний нагрівається з 15 до 60 °C. Знайдіть середньологарифмічну різницю температур ΔTlm.

Th: 140 → 80 °CTc: 15 → 60 °C
ΔTlm = K
3.Середня
довжинаT180 °C155 °C85 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 450 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 180 до 155 °C, а холодний нагрівається від 10 до 85 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,9, а U = 500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 450 kWF = 0,9U = 500 W/(m²·K)Th: 180 → 155 °CTc: 10 → 85 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT100 °C85 °C75 °C30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 220 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 100 до 85 °C, а холодний нагрівається з 30 до 75 °C. Коефіцієнт теплопередачі 1500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 220 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 100 → 85 °CTc: 30 → 75 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT175 °C70 °C67,78 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охолоджується з 175 до 70 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 0,5 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 10 °C. При U = 300 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 175 → 70 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
6.Складна
довжинаT125 °C??30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику обидва потоки мають однакову повну теплоємність ṁ·cp = 0,5 kW/K. Гарячий потік входить при 125 °C, а холодний при 30 °C. Теплообмінник має A = 6 m² і U = 300 W/(m²·K). Знайдіть температуру гарячого потоку на виході Th,out.

Ch = Cc = 0,5 kW/KTh,in = 125 °CTc,in = 30 °CA = 6 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C

Ключ відповідей

  1. 1. Q̇ = 387,7 kW
  2. 2. ΔTlm = 72,24 K
  3. 3. A = 8,457 m²
  4. 4. A = 3,855 m²
  5. 5. A = 4,948 m²
  6. 6. Th,out = 50,65 °C

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