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 °C65 °C?15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) охолоджується від 110 до 65 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 3 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що надходить при 15 °C. Втрат тепла в довкілля немає. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 110 → 65 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
2.Легка
довжинаT115 °C35 °C105 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник має площу теплообміну 8 m² і коефіцієнт теплопередачі 1000 W/(m²·K). Гарячий теплоносій охолоджується від 115 до 35 °C, а холодний нагрівається від 20 до 105 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

A = 8 m²U = 1000 W/(m²·K)Th: 115 → 35 °CTc: 20 → 105 °C
Q̇ = kW
3.Середня
довжинаT110 °C80 °C45 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 110 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 110 до 80 °C, а холодний нагрівається з 25 до 45 °C. Коефіцієнт теплопередачі 500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 110 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 110 → 80 °CTc: 25 → 45 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT120 °C60 °C95 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник передає 390 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 120 до 60 °C, а холодний нагрівається з 25 до 95 °C. Коефіцієнт теплопередачі 500 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 390 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 120 → 60 °CTc: 25 → 95 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT140 °C95 °C?25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику «труба в трубі» гаряча олива (0,8 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) тече внутрішньою трубою й охолоджується від 140 до 95 °C. Вода (0,3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) у кільцевому каналі входить при 25 °C. Внутрішня труба має діаметр 25 mm, і U = 400 W/(m²·K) віднесено до цього діаметра. Знайдіть потрібну довжину труби L.

ṁh = 0,8 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 140 → 95 °Cṁc = 0,3 kg/sTc,in = 25 °CD = 25 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m
6.Складна
довжинаT90 °C??15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику обидва потоки мають однакову повну теплоємність ṁ·cp = 1,5 kW/K. Гарячий потік входить при 90 °C, а холодний при 15 °C. Теплообмінник має A = 3 m² і U = 300 W/(m²·K). Знайдіть температуру гарячого потоку на виході Th,out.

Ch = Cc = 1,5 kW/KTh,in = 90 °CTc,in = 15 °CA = 3 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C

Ключ відповідей

  1. 1. Tc,out = 23,97 °C
  2. 2. Q̇ = 98,65 kW
  3. 3. A = 3,675 m²
  4. 4. A = 26,24 m²
  5. 5. L = 51,58 m
  6. 6. Th,out = 61,88 °C

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