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
довжинаT90 °C65 °C75 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник має площу теплообміну 3 m² і коефіцієнт теплопередачі 200 W/(m²·K). Гарячий теплоносій охолоджується від 90 до 65 °C, а холодний нагрівається від 15 до 75 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

A = 3 m²U = 200 W/(m²·K)Th: 90 → 65 °CTc: 15 → 75 °C
Q̇ = kW
2.Легка
довжинаT150 °C115 °C25 °C110 °CΔT₁ΔT₂прямотечія

У прямотечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується від 150 до 115 °C, а холодний нагрівається від 25 до 110 °C. Знайдіть середньологарифмічний температурний напір ΔTlm.

Th: 150 → 115 °CTc: 25 → 110 °C
ΔTlm = K
3.Середня
довжинаT100 °C75 °C75 °C30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 280 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 100 до 75 °C, а холодний нагрівається з 30 до 75 °C. Коефіцієнт теплопередачі 200 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 280 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 100 → 75 °CTc: 30 → 75 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT115 °C65 °C80 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 90 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 115 до 65 °C, а холодний нагрівається від 15 до 80 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,85, а U = 300 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 90 kWF = 0,85U = 300 W/(m²·K)Th: 115 → 65 °CTc: 15 → 80 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT95 °C55 °C85,29 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) охолоджується з 95 до 55 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 0,5 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 25 °C. При U = 1000 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 95 → 55 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
6.Складна
довжинаT115 °C60 °C?25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику «труба в трубі» гаряча олива (0,3 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) тече внутрішньою трубою й охолоджується від 115 до 60 °C. Вода (0,3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) у кільцевому каналі входить при 25 °C. Внутрішня труба має діаметр 50 mm, і U = 500 W/(m²·K) віднесено до цього діаметра. Знайдіть потрібну довжину труби L.

ṁh = 0,3 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 115 → 60 °Cṁc = 0,3 kg/sTc,in = 25 °CD = 50 mmU = 500 W/(m²·K)
L = m

Ключ відповідей

  1. 1. Q̇ = 17,44 kW
  2. 2. ΔTlm = 37,28 K
  3. 3. A = 41,15 m²
  4. 4. A = 8,392 m²
  5. 5. A = 7,004 m²
  6. 6. L = 11,63 m

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