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

У теплообміннику охолоджується етанол (0,5 kg/s, cp = 2,44 kJ/(kg·K)) від 120 до 60 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

ṁ = 0,5 kg/scp = 2,44 kJ/(kg·K)T: 120 → 60 °C
Q̇ = kW
2.Легка
довжинаT150 °C65 °C25 °C45 °CΔT₁ΔT₂прямотечія

У прямотечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується від 150 до 65 °C, а холодний нагрівається від 25 до 45 °C. Знайдіть середньологарифмічний температурний напір ΔTlm.

Th: 150 → 65 °CTc: 25 → 45 °C
ΔTlm = K
3.Середня
довжинаT80 °C40 °C40 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 270 kW. Його площа теплообміну 6 m². Гарячий теплоносій охолоджується від 80 до 40 °C, а холодний нагрівається від 25 до 40 °C. Знайдіть коефіцієнт теплопередачі U.

Q̇ = 270 kWA = 6 m²Th: 80 → 40 °CTc: 25 → 40 °C
U = W/(m²·K)
4.Середня
довжинаT120 °C25 °C90 °CΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

У конденсаторі пара конденсується за сталої температури 120 °C на зовнішній поверхні труб. Охолоджувальна вода (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) тече трубами й нагрівається від 25 до 90 °C. Коефіцієнт теплопередачі 2500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Ts = 120 °Cṁ = 0,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 25 → 90 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
5.Складна
довжинаT100 °C60 °C26,96 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) охолоджується з 100 до 60 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 1 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 15 °C. При U = 300 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 100 → 60 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
6.Складна
довжинаT140 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

Пара конденсується за сталої температури 140 °C на зовнішній поверхні труб конденсатора з площею теплообміну 1,5 m² і U = 1500 W/(m²·K). Охолоджувальна вода (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) входить у труби при 15 °C. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

Ts = 140 °CA = 1,5 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C

Ключ відповідей

  1. 1. Q̇ = 73,2 kW
  2. 2. ΔTlm = 57,3 K
  3. 3. U = 1765 W/(m²·K)
  4. 4. A = 0,9636 m²
  5. 5. A = 2,879 m²
  6. 6. Tc,out = 67,03 °C

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