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
довжинаT100 °C60 °C?25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) охолоджується від 100 до 60 °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: 100 → 60 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
2.Легка
довжинаT135 °C115 °C50 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується з 135 до 115 °C, а холодний нагрівається з 20 до 50 °C. Знайдіть середньологарифмічну різницю температур ΔTlm.

Th: 135 → 115 °CTc: 20 → 50 °C
ΔTlm = K
3.Середня
довжинаT140 °C20 °C95 °CΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

У конденсаторі пара конденсується за сталої температури 140 °C на зовнішній поверхні труб. Охолоджувальна вода (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) тече трубами й нагрівається від 20 до 95 °C. Коефіцієнт теплопередачі 1000 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Ts = 140 °Cṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 95 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
4.Середня
довжинаT140 °C85 °C20 °C40 °CΔT₁ΔT₂прямотечія

Прямотечійний теплообмінник передає 320 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 140 до 85 °C, а холодний нагрівається з 20 до 40 °C. Коефіцієнт теплопередачі 300 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 320 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 140 → 85 °CTc: 20 → 40 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT180 °C105 °C56,27 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охолоджується з 180 до 105 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 1 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 15 °C. При U = 1500 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 180 → 105 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.Складна
довжинаT155 °C??10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику обидва потоки мають однакову повну теплоємність ṁ·cp = 4 kW/K. Гарячий потік входить при 155 °C, а холодний при 10 °C. Теплообмінник має A = 4 m² і U = 500 W/(m²·K). Знайдіть температуру гарячого потоку на виході Th,out.

Ch = Cc = 4 kW/KTh,in = 155 °CTc,in = 10 °CA = 4 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C

Ключ відповідей

  1. 1. Tc,out = 45,1 °C
  2. 2. ΔTlm = 89,91 K
  3. 3. A = 8,2 m²
  4. 4. A = 13,95 m²
  5. 5. A = 1,085 m²
  6. 6. Th,out = 106,7 °C

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