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
довжинаT110 °C40 °C40 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник має площу теплообміну 15 m² і коефіцієнт теплопередачі 800 W/(m²·K). Гарячий теплоносій охолоджується від 110 до 40 °C, а холодний нагрівається від 20 до 40 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

A = 15 m²U = 800 W/(m²·K)Th: 110 → 40 °CTc: 20 → 40 °C
Q̇ = kW
2.Легка
довжинаT155 °C75 °C115 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник має площу теплообміну 2 m² і коефіцієнт теплопередачі 1500 W/(m²·K). Гарячий теплоносій охолоджується від 155 до 75 °C, а холодний нагрівається від 15 до 115 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

A = 2 m²U = 1500 W/(m²·K)Th: 155 → 75 °CTc: 15 → 115 °C
Q̇ = kW
3.Середня
довжинаT90 °C75 °C25 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 650 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 90 до 75 °C, а холодний нагрівається від 15 до 25 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,8, а U = 500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 650 kWF = 0,8U = 500 W/(m²·K)Th: 90 → 75 °CTc: 15 → 25 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT135 °C115 °C60 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 370 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 135 до 115 °C, а холодний нагрівається з 25 до 60 °C. Коефіцієнт теплопередачі 1000 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 370 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 135 → 115 °CTc: 25 → 60 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT160 °C??20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику обидва потоки мають однакову повну теплоємність ṁ·cp = 0,5 kW/K. Гарячий потік входить при 160 °C, а холодний при 20 °C. Теплообмінник має A = 1 m² і U = 300 W/(m²·K). Знайдіть температуру гарячого потоку на виході Th,out.

Ch = Cc = 0,5 kW/KTh,in = 160 °CTc,in = 20 °CA = 1 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Складна
довжинаT115 °C45 °C97,03 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охолоджується з 115 до 45 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 0,5 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 20 °C. При U = 800 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 115 → 45 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²

Ключ відповідей

  1. 1. Q̇ = 478,9 kW
  2. 2. Q̇ = 148 kW
  3. 3. A = 26,01 m²
  4. 4. A = 4,497 m²
  5. 5. Th,out = 107,5 °C
  6. 6. A = 9,453 m²

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