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
довжинаT160 °C125 °C105 °C30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник має площу теплообміну 1 m² і коефіцієнт теплопередачі 200 W/(m²·K). Гарячий теплоносій охолоджується від 160 до 125 °C, а холодний нагрівається від 30 до 105 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

A = 1 m²U = 200 W/(m²·K)Th: 160 → 125 °CTc: 30 → 105 °C
Q̇ = kW
2.Легка

У теплообміннику охолоджується етанол (2 kg/s, cp = 2,44 kJ/(kg·K)) від 95 до 65 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

ṁ = 2 kg/scp = 2,44 kJ/(kg·K)T: 95 → 65 °C
Q̇ = kW
3.Середня
довжинаT155 °C130 °C30 °C110 °CΔT₁ΔT₂прямотечія

Прямотечійний теплообмінник передає 170 kW. Його площа теплообміну 20 m². Гарячий теплоносій охолоджується від 155 до 130 °C, а холодний нагрівається від 30 до 110 °C. Знайдіть коефіцієнт теплопередачі U.

Q̇ = 170 kWA = 20 m²Th: 155 → 130 °CTc: 30 → 110 °C
U = W/(m²·K)
4.Середня
довжинаT95 °C80 °C25 °C50 °CΔT₁ΔT₂прямотечія

Прямотечійний теплообмінник передає 190 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 95 до 80 °C, а холодний нагрівається з 25 до 50 °C. Коефіцієнт теплопередачі 500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 190 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 95 → 80 °CTc: 25 → 50 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT140 °C30 °C?ΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

Пара конденсується за сталої температури 140 °C на зовнішній поверхні труб конденсатора з площею теплообміну 3 m² і U = 3000 W/(m²·K). Охолоджувальна вода (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) входить у труби при 30 °C. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

Ts = 140 °CA = 3 m²U = 3000 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
6.Складна
довжинаT145 °C75 °C21,42 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охолоджується з 145 до 75 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 3 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 15 °C. При U = 1000 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 145 → 75 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²

Ключ відповідей

  1. 1. Q̇ = 14,64 kW
  2. 2. Q̇ = 146,4 kW
  3. 3. U = 148,4 W/(m²·K)
  4. 4. A = 8,049 m²
  5. 5. Tc,out = 127,2 °C
  6. 6. A = 0,9148 m²

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