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
довжинаT175 °C45 °C115 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник має площу теплообміну 4 m² і коефіцієнт теплопередачі 1500 W/(m²·K). Гарячий теплоносій охолоджується від 175 до 45 °C, а холодний нагрівається від 20 до 115 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

A = 4 m²U = 1500 W/(m²·K)Th: 175 → 45 °CTc: 20 → 115 °C
Q̇ = kW
2.Легка
довжинаT100 °C60 °C25 °C40 °CΔT₁ΔT₂прямотечія

У прямотечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується від 100 до 60 °C, а холодний нагрівається від 25 до 40 °C. Знайдіть середньологарифмічний температурний напір ΔTlm.

Th: 100 → 60 °CTc: 25 → 40 °C
ΔTlm = K
3.Середня
довжинаT140 °C115 °C25 °C95 °CΔT₁ΔT₂прямотечія

Прямотечійний теплообмінник передає 80 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 140 до 115 °C, а холодний нагрівається з 25 до 95 °C. Коефіцієнт теплопередачі 800 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 80 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 140 → 115 °CTc: 25 → 95 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT95 °C30 °C85 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 380 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 95 до 30 °C, а холодний нагрівається від 15 до 85 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,85, а U = 200 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 380 kWF = 0,85U = 200 W/(m²·K)Th: 95 → 30 °CTc: 15 → 85 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT100 °C70 °C?15 °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 100 до 70 °C. Вода (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) у кільцевому каналі входить при 15 °C. Внутрішня труба має діаметр 20 mm, і U = 250 W/(m²·K) віднесено до цього діаметра. Знайдіть потрібну довжину труби L.

ṁh = 0,3 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 100 → 70 °Cṁc = 1,5 kg/sTc,in = 15 °CD = 20 mmU = 250 W/(m²·K)
L = m
6.Складна
довжинаT140 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

Пара конденсується за сталої температури 140 °C на зовнішній поверхні труб конденсатора з площею теплообміну 3 m² і U = 2500 W/(m²·K). Охолоджувальна вода (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) входить у труби при 10 °C. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

Ts = 140 °CA = 3 m²U = 2500 W/(m²·K)ṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C

Ключ відповідей

  1. 1. Q̇ = 239,9 kW
  2. 2. ΔTlm = 41,61 K
  3. 3. A = 1,841 m²
  4. 4. A = 181,3 m²
  5. 5. L = 21,27 m
  6. 6. Tc,out = 100,7 °C

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