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
довжинаT90 °C55 °C65 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується з 90 до 55 °C, а холодний нагрівається з 25 до 65 °C. Знайдіть середньологарифмічну різницю температур ΔTlm.

Th: 90 → 55 °CTc: 25 → 65 °C
ΔTlm = K
2.Легка
довжинаT160 °C50 °C?20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) охолоджується від 160 до 50 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 2 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що надходить при 20 °C. Втрат тепла в довкілля немає. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 160 → 50 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
3.Середня
довжинаT155 °C85 °C15 °C70 °CΔT₁ΔT₂прямотечія

Прямотечійний теплообмінник передає 50 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 155 до 85 °C, а холодний нагрівається з 15 до 70 °C. Коефіцієнт теплопередачі 800 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 50 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 155 → 85 °CTc: 15 → 70 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT85 °C70 °C75 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 350 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 85 до 70 °C, а холодний нагрівається від 10 до 75 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,9, а U = 300 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 350 kWF = 0,9U = 300 W/(m²·K)Th: 85 → 70 °CTc: 10 → 75 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT100 °C70 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂прямотечія

У прямотечійному теплообміннику «труба в трубі» гаряча олива (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) тече внутрішньою трубою й охолоджується від 100 до 70 °C. Вода (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) у кільцевому каналі входить при 20 °C. Внутрішня труба має діаметр 20 mm, і U = 200 W/(m²·K) віднесено до цього діаметра. Знайдіть потрібну довжину труби L.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 100 → 70 °Cṁc = 1,5 kg/sTc,in = 20 °CD = 20 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m
6.Складна
довжинаT100 °C70 °C?15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику «труба в трубі» гаряча олива (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) тече внутрішньою трубою й охолоджується від 100 до 70 °C. Вода (0,2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) у кільцевому каналі входить при 15 °C. Внутрішня труба має діаметр 25 mm, і U = 150 W/(m²·K) віднесено до цього діаметра. Знайдіть потрібну довжину труби L.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 100 → 70 °Cṁc = 0,2 kg/sTc,in = 15 °CD = 25 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m

Ключ відповідей

  1. 1. ΔTlm = 27,42 K
  2. 2. Tc,out = 36,45 °C
  3. 3. A = 1,117 m²
  4. 4. A = 46,45 m²
  5. 5. L = 105,7 m
  6. 6. L = 52,36 m

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