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

Một bộ trao đổi nhiệt ngược chiều có diện tích truyền nhiệt 0,5 m² và hệ số truyền nhiệt tổng quát 300 W/(m²·K). Lưu chất nóng nguội đi từ 125 xuống 50 °C và lưu chất lạnh nóng lên từ 20 lên 90 °C. Tìm công suất truyền nhiệt Q̇.

Trong thiết bị trao đổi nhiệt ngược dòng, chất lỏng nóng nguội đi từ 85 xuống 45 °C trong khi chất lỏng lạnh nóng lên từ 20 đến 75 °C. Tìm hiệu nhiệt độ trung bình logarit ΔT_lm.

Một bộ trao đổi nhiệt vỏ ống (một lượt qua vỏ, hai lượt qua ống) phải truyền 210 kW. Lưu chất nóng nguội đi từ 160 xuống 35 °C và lưu chất lạnh nóng lên từ 20 lên 40 °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.

Một bộ trao đổi nhiệt vỏ ống (một lượt qua vỏ, hai lượt qua ống) phải truyền 630 kW. Lưu chất nóng nguội đi từ 110 xuống 80 °C và lưu chất lạnh nóng lên từ 10 lên 80 °C. Hệ số hiệu chỉnh LMTD cho cách bố trí này là F = 0,95, và U = 1000 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 = 2 kW/K. Dòng nóng vào ở 120 °C và dòng lạnh vào ở 10 °C. Bộ trao đổi có A = 2 m² và U = 300 W/(m²·K). Tìm nhiệt độ ra của dòng nóng T_h,out.

Dầu nóng (1 kg/s, c_p = 2,1 kJ/(kg·K)) nguội đi từ 90 xuống 35 °C trong thiết bị trao đổi nhiệt ngược dòng. Nó làm nóng 3 kg/s nước (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) đi vào ở 10 °C. Với U = 200 W/(m²·K), tìm diện tích truyền nhiệt A cần thiết.