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 °C?25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охолоджується від 125 до 75 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 3 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 = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 125 → 75 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
2.Легка
довжинаT175 °C100 °C20 °C40 °CΔT₁ΔT₂прямотечія

У прямотечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується від 175 до 100 °C, а холодний нагрівається від 20 до 40 °C. Знайдіть середньологарифмічний температурний напір ΔTlm.

Th: 175 → 100 °CTc: 20 → 40 °C
ΔTlm = K
3.Середня
довжинаT150 °C55 °C25 °C50 °CΔT₁ΔT₂прямотечія

Прямотечійний теплообмінник передає 50 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 150 до 55 °C, а холодний нагрівається з 25 до 50 °C. Коефіцієнт теплопередачі 300 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 50 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 150 → 55 °CTc: 25 → 50 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT160 °C40 °C70 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 670 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 160 до 40 °C, а холодний нагрівається від 20 до 70 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,88, а U = 300 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 670 kWF = 0,88U = 300 W/(m²·K)Th: 160 → 40 °CTc: 20 → 70 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT120 °C80 °C31 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охолоджується з 120 до 80 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 3 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 = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 120 → 80 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
6.Складна
довжинаT180 °C110 °C53,52 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охолоджується з 180 до 110 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 1,5 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 15 °C. При U = 800 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 180 → 110 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²

Ключ відповідей

  1. 1. Tc,out = 43,34 °C
  2. 2. ΔTlm = 100,1 K
  3. 3. A = 4,471 m²
  4. 4. A = 54,53 m²
  5. 5. A = 2,345 m²
  6. 6. A = 2,745 m²

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