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
довжинаT125 °C80 °C?25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) охолоджується від 125 до 80 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 1 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 = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 125 → 80 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
2.Легка
довжинаT180 °C115 °C20 °C60 °CΔT₁ΔT₂прямотечія

У прямотечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується від 180 до 115 °C, а холодний нагрівається від 20 до 60 °C. Знайдіть середньологарифмічний температурний напір ΔTlm.

Th: 180 → 115 °CTc: 20 → 60 °C
ΔTlm = K
3.Середня
довжинаT135 °C115 °C30 °C75 °CΔT₁ΔT₂прямотечія

Прямотечійний теплообмінник передає 90 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 135 до 115 °C, а холодний нагрівається з 30 до 75 °C. Коефіцієнт теплопередачі 800 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 90 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 135 → 115 °CTc: 30 → 75 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT165 °C35 °C130 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 200 kW. Його площа теплообміну 8 m². Гарячий теплоносій охолоджується від 165 до 35 °C, а холодний нагрівається від 20 до 130 °C. Знайдіть коефіцієнт теплопередачі U.

Q̇ = 200 kWA = 8 m²Th: 165 → 35 °CTc: 20 → 130 °C
U = W/(m²·K)
5.Складна
довжинаT145 °C105 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂прямотечія

У прямотечійному теплообміннику «труба в трубі» гаряча олива (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) тече внутрішньою трубою й охолоджується від 145 до 105 °C. Вода (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) у кільцевому каналі входить при 20 °C. Внутрішня труба має діаметр 20 mm, і U = 400 W/(m²·K) віднесено до цього діаметра. Знайдіть потрібну довжину труби L.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 145 → 105 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 20 °CD = 20 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m
6.Складна
довжинаT120 °C??10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику обидва потоки мають однакову повну теплоємність ṁ·cp = 0,5 kW/K. Гарячий потік входить при 120 °C, а холодний при 10 °C. Теплообмінник має A = 4 m² і U = 200 W/(m²·K). Знайдіть температуру гарячого потоку на виході Th,out.

Ch = Cc = 0,5 kW/KTh,in = 120 °CTc,in = 10 °CA = 4 m²U = 200 W/(m²·K)
Th,out = °C

Ключ відповідей

  1. 1. Tc,out = 47,61 °C
  2. 2. ΔTlm = 98,33 K
  3. 3. A = 1,67 m²
  4. 4. U = 1059 W/(m²·K)
  5. 5. L = 40,46 m
  6. 6. Th,out = 52,31 °C

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