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

Một bộ trao đổi nhiệt ngược chiều có diện tích truyền nhiệt 15 m² và hệ số truyền nhiệt tổng quát 1500 W/(m²·K). Lưu chất nóng nguội đi từ 120 xuống 60 °C và lưu chất lạnh nóng lên từ 30 lên 85 °C. Tìm công suất truyền nhiệt Q̇.

Trong thiết bị trao đổi nhiệt ngược dòng, chất lỏng nóng nguội đi từ 160 xuống 100 °C trong khi chất lỏng lạnh nóng lên từ 25 đến 110 °C. Tìm hiệu nhiệt độ trung bình logarit ΔT_lm.

Trong một thiết bị ngưng tụ, hơi nước ngưng tụ ở nhiệt độ không đổi 120 °C bên ngoài các ống. Nước làm mát (3 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) chảy trong các ống và nóng lên từ 30 lên 105 °C. Hệ số truyền nhiệt tổng quát là 3000 W/(m²·K). Tìm diện tích truyền nhiệt A cần thiết.

Một bộ trao đổi nhiệt vỏ ống (một lượt qua vỏ, hai lượt qua ống) phải truyền 780 kW. Lưu chất nóng nguội đi từ 180 xuống 65 °C và lưu chất lạnh nóng lên từ 15 lên 100 °C. Hệ số hiệu chỉnh LMTD cho cách bố trí này là F = 0,88, và U = 200 W/(m²·K). Tìm diện tích truyền nhiệt A cần thiết.

Trong một bộ trao đổi nhiệt ngược chiều, cả hai dòng có cùng công suất nhiệt dung, ṁ·c_p = 1,5 kW/K. Dòng nóng vào ở 85 °C và dòng lạnh vào ở 20 °C. Bộ trao đổi có A = 5 m² và U = 800 W/(m²·K). Tìm nhiệt độ ra của dòng nóng T_h,out.

Trong một bộ trao đổi nhiệt ống lồng ống cùng chiều, dầu nóng (0,8 kg/s, c_p = 2,5 kJ/(kg·K)) chảy trong ống trong và nguội đi từ 130 xuống 75 °C. Nước (0,8 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) trong khoảng vành khuyên vào ở 10 °C. Ống trong có đường kính 32 mm, và U = 400 W/(m²·K) tính theo đường kính này. Tìm chiều dài ống L cần thiết.