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
довжинаT155 °C95 °C65 °C30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Протитечійний теплообмінник має площу теплообміну 2 m² і коефіцієнт теплопередачі 1500 W/(m²·K). Гарячий теплоносій охолоджується від 155 до 95 °C, а холодний нагрівається від 30 до 65 °C. Знайдіть тепловий потік Q̇.

A = 2 m²U = 1500 W/(m²·K)Th: 155 → 95 °CTc: 30 → 65 °C
Q̇ = kW
2.Легка
довжинаT155 °C110 °C45 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується з 155 до 110 °C, а холодний нагрівається з 20 до 45 °C. Знайдіть середньологарифмічну різницю температур ΔTlm.

Th: 155 → 110 °CTc: 20 → 45 °C
ΔTlm = K
3.Середня
довжинаT180 °C40 °C125 °C10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 120 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 180 до 40 °C, а холодний нагрівається від 10 до 125 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,92, а U = 1000 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 120 kWF = 0,92U = 1000 W/(m²·K)Th: 180 → 40 °CTc: 10 → 125 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT80 °C50 °C15 °C30 °CΔT₁ΔT₂прямотечія

Прямотечійний теплообмінник передає 420 kW. Гарячий теплоносій охолоджується з 80 до 50 °C, а холодний нагрівається з 15 до 30 °C. Коефіцієнт теплопередачі 300 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 420 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 80 → 50 °CTc: 15 → 30 °C
A = m²
5.Складна
довжинаT170 °C65 °C51,4 °C20 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) охолоджується з 170 до 65 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 3 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 20 °C. При U = 500 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 170 → 65 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.Складна
довжинаT155 °C??15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

У протитечійному теплообміннику обидва потоки мають однакову повну теплоємність ṁ·cp = 1 kW/K. Гарячий потік входить при 155 °C, а холодний при 15 °C. Теплообмінник має A = 2 m² і U = 800 W/(m²·K). Знайдіть температуру гарячого потоку на виході Th,out.

Ch = Cc = 1 kW/KTh,in = 155 °CTc,in = 15 °CA = 2 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C

Ключ відповідей

  1. 1. Q̇ = 230,5 kW
  2. 2. ΔTlm = 99,67 K
  3. 3. A = 3,162 m²
  4. 4. A = 36,67 m²
  5. 5. A = 10,37 m²
  6. 6. Th,out = 68,85 °C

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