Phiếu bài tập Thiết bị trao đổi nhiệt (LMTD) có đáp án

Trong thiết bị trao đổi nhiệt ngược dòng, chất lỏng nóng nguội đi từ 80 xuống 65 °C trong khi chất lỏng lạnh nóng lên từ 20 đến 65 °C. Tìm hiệu nhiệt độ trung bình logarit ΔT_lm.

Dầu nóng (2 kg/s, c_p = 2,3 kJ/(kg·K)) nguội đi từ 135 xuống 65 °C trong bộ trao đổi nhiệt ngược chiều. Nó đun nóng 1,5 kg/s nước (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) vào ở 20 °C. Không có nhiệt thất thoát ra môi trường. Tìm nhiệt độ nước ra T_c,out.

Một bộ trao đổi nhiệt vỏ ống (một lượt qua vỏ, hai lượt qua ống) phải truyền 250 kW. Lưu chất nóng nguội đi từ 90 xuống 65 °C và lưu chất lạnh nóng lên từ 25 lên 65 °C. Hệ số hiệu chỉnh LMTD cho cách bố trí này là F = 0,8, và U = 800 W/(m²·K). Tìm diện tích truyền nhiệt A cần thiết.

Một bộ trao đổi nhiệt ngược chiều truyền 310 kW. Diện tích truyền nhiệt của nó là 3 m². Lưu chất nóng nguội đi từ 120 xuống 95 °C và lưu chất lạnh nóng lên từ 20 lên 40 °C. Tìm hệ số truyền nhiệt tổng quát U.

Hơi nước ngưng tụ ở nhiệt độ không đổi 140 °C bên ngoài các ống của một thiết bị ngưng tụ có diện tích truyền nhiệt 2 m² và U = 1500 W/(m²·K). Nước làm mát (1 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) vào các ống ở 30 °C. Tìm nhiệt độ nước ra T_c,out.

Dầu nóng (2 kg/s, c_p = 2,5 kJ/(kg·K)) nguội đi từ 115 xuống 95 °C trong thiết bị trao đổi nhiệt ngược dòng. Nó làm nóng 0,5 kg/s nước (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) đi vào ở 15 °C. Với U = 300 W/(m²·K), tìm diện tích truyền nhiệt A cần thiết.