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
довжинаT145 °C125 °C55 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник має площу теплообміну 20 m² і коефіцієнт теплопередачі 1000 W/(m²·K). Гарячий теплоносій охолоджується від 145 до 125 °C, а холодний нагрівається від 20 до 55 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

A = 20 m²U = 1000 W/(m²·K)Th: 145 → 125 °CTc: 20 → 55 °C
Q̇ = kW
2.Легка
довжинаT80 °C65 °C60 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується з 80 до 65 °C, а холодний нагрівається з 15 до 60 °C. Знайдіть середньологарифмічну різницю температур ΔTlm.

Th: 80 → 65 °CTc: 15 → 60 °C
ΔTlm = K
3.Середня
довжинаT100 °C40 °C25 °C35 °CΔT₁ΔT₂прямотечія

Прямотечійний теплообмінник передає 180 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 100 до 40 °C, а холодний нагрівається з 25 до 35 °C. Коефіцієнт теплопередачі 1000 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 180 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 100 → 40 °CTc: 25 → 35 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT80 °C45 °C40 °C30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 130 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 80 до 45 °C, а холодний нагрівається від 30 до 40 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,8, а U = 800 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 130 kWF = 0,8U = 800 W/(m²·K)Th: 80 → 45 °CTc: 30 → 40 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT160 °C70 °C132,7 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (2 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) охолоджується з 160 до 70 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 1 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 25 °C. При U = 300 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 160 → 70 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
6.Складна
довжинаT100 °C70 °C17,54 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) охолоджується з 100 до 70 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 3 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 10 °C. При U = 200 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 100 → 70 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²

Ключ відповідей

  1. 1. Q̇ = 1946 kW
  2. 2. ΔTlm = 32,74 K
  3. 3. A = 6,964 m²
  4. 4. A = 7,969 m²
  5. 5. A = 42,32 m²
  6. 6. A = 6,689 m²

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