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
довжинаT105 °C85 °C70 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується з 105 до 85 °C, а холодний нагрівається з 20 до 70 °C. Знайдіть середньологарифмічну різницю температур ΔTlm.

Th: 105 → 85 °CTc: 20 → 70 °C
ΔTlm = K
2.Легка
довжинаT150 °C130 °C60 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник має площу теплообміну 3 m² і коефіцієнт теплопередачі 1000 W/(m²·K). Гарячий теплоносій охолоджується від 150 до 130 °C, а холодний нагрівається від 20 до 60 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

A = 3 m²U = 1000 W/(m²·K)Th: 150 → 130 °CTc: 20 → 60 °C
Q̇ = kW
3.Середня
довжинаT105 °C20 °C65 °CΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

У конденсаторі пара конденсується за сталої температури 105 °C на зовнішній поверхні труб. Охолоджувальна вода (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) тече трубами й нагрівається від 20 до 65 °C. Коефіцієнт теплопередачі 3500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Ts = 105 °Cṁ = 0,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 65 °CU = 3500 W/(m²·K)
A = m²
4.Середня
довжинаT85 °C55 °C20 °C30 °CΔT₁ΔT₂прямотечія

Прямотечійний теплообмінник передає 170 kW. Його площа теплообміну 3 m². Гарячий теплоносій охолоджується від 85 до 55 °C, а холодний нагрівається від 20 до 30 °C. Знайдіть коефіцієнт теплопередачі U.

Q̇ = 170 kWA = 3 m²Th: 85 → 55 °CTc: 20 → 30 °C
U = W/(m²·K)
5.Складна
довжинаT100 °C55 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂прямотечія

У прямотечійному теплообміннику «труба в трубі» гаряча олива (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) тече внутрішньою трубою й охолоджується від 100 до 55 °C. Вода (0,8 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) у кільцевому каналі входить при 15 °C. Внутрішня труба має діаметр 50 mm, і U = 250 W/(m²·K) віднесено до цього діаметра. Знайдіть потрібну довжину труби L.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 100 → 55 °Cṁc = 0,8 kg/sTc,in = 15 °CD = 50 mmU = 250 W/(m²·K)
L = m
6.Складна
довжинаT85 °C45 °C37,94 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) охолоджується з 85 до 45 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 2 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 20 °C. При U = 800 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 85 → 45 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²

Ключ відповідей

  1. 1. ΔTlm = 48,46 K
  2. 2. Q̇ = 299 kW
  3. 3. A = 0,4501 m²
  4. 4. U = 1354 W/(m²·K)
  5. 5. L = 30,11 m
  6. 6. A = 5,377 m²

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