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
довжинаT105 °C55 °C?30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охолоджується від 105 до 55 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 2 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що надходить при 30 °C. Втрат тепла в довкілля немає. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 105 → 55 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
2.Легка
довжинаT180 °C160 °C50 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується з 180 до 160 °C, а холодний нагрівається з 25 до 50 °C. Знайдіть середньологарифмічну різницю температур ΔTlm.

Th: 180 → 160 °CTc: 25 → 50 °C
ΔTlm = K
3.Середня
довжинаT130 °C20 °C50 °CΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

У конденсаторі пара конденсується за сталої температури 130 °C на зовнішній поверхні труб. Охолоджувальна вода (3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) тече трубами й нагрівається від 20 до 50 °C. Коефіцієнт теплопередачі 1000 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Ts = 130 °Cṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 50 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
4.Середня
довжинаT145 °C120 °C105 °C30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 90 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 145 до 120 °C, а холодний нагрівається з 30 до 105 °C. Коефіцієнт теплопередачі 300 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 90 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 145 → 120 °CTc: 30 → 105 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT85 °C40 °C41,91 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (2 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) охолоджується з 85 до 40 °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 = 2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 85 → 40 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.Складна
довжинаT95 °C??20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику обидва потоки мають однакову повну теплоємність ṁ·cp = 1 kW/K. Гарячий потік входить при 95 °C, а холодний при 20 °C. Теплообмінник має A = 1,5 m² і U = 800 W/(m²·K). Знайдіть температуру гарячого потоку на виході Th,out.

Ch = Cc = 1 kW/KTh,in = 95 °CTc,in = 20 °CA = 1,5 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C

Ключ відповідей

  1. 1. Tc,out = 50,63 °C
  2. 2. ΔTlm = 132,5 K
  3. 3. A = 3,993 m²
  4. 4. A = 4,866 m²
  5. 5. A = 33,86 m²
  6. 6. Th,out = 54,09 °C

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