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

Phiếu bài tập Thiết bị trao đổi nhiệt (LMTD) miễn phí để in: 6 bài từ cơ bản đến mức đề thi, kèm đáp án. In ra hoặc lưu thành PDF.

Dành cho giảng viên: miễn phí in, sao chép và sử dụng trên lớp. Mỗi phiếu bài tập mới có số liệu mới và đáp án riêng. Chúng tôi rất cảm ơn nếu bạn đặt liên kết đến ExamProblems trên trang môn học.

Tên: ____________________   Ngày: ____________

1.Dễ
chiều dàiT125 °C75 °C?25 °CΔT₁ΔT₂ngược dòng

Dầu nóng (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) nguội đi từ 125 xuống 75 °C trong bộ trao đổi nhiệt ngược chiều. Nó đun nóng 2 kg/s nước (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) vào ở 25 °C. Không có nhiệt thất thoát ra môi trường. Tìm nhiệt độ nước ra Tc,out.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 125 → 75 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
2.Dễ
chiều dàiT170 °C105 °C80 °C25 °CΔT₁ΔT₂ngược dòng

Trong thiết bị trao đổi nhiệt ngược dòng, chất lỏng nóng nguội đi từ 170 xuống 105 °C trong khi chất lỏng lạnh nóng lên từ 25 đến 80 °C. Tìm hiệu nhiệt độ trung bình logarit ΔTlm.

Th: 170 → 105 °CTc: 25 → 80 °C
ΔTlm = K
3.Trung bình
chiều dàiT110 °C20 °C80 °CΔT₁ΔT₂hơi nước ngưng tụ

Trong một thiết bị ngưng tụ, hơi nước ngưng tụ ở nhiệt độ không đổi 110 °C bên ngoài các ống. Nước làm mát (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) chảy trong các ống và nóng lên từ 20 lên 80 °C. Hệ số truyền nhiệt tổng quát là 2500 W/(m²·K). Tìm diện tích truyền nhiệt A cần thiết.

Ts = 110 °Cṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 80 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
4.Trung bình
chiều dàiT170 °C145 °C20 °C75 °CΔT₁ΔT₂xuôi dòng

Một bộ trao đổi nhiệt cùng chiều truyền 30 kW. Diện tích truyền nhiệt của nó là 1 m². Lưu chất nóng nguội đi từ 170 xuống 145 °C và lưu chất lạnh nóng lên từ 20 lên 75 °C. Tìm hệ số truyền nhiệt tổng quát U.

Q̇ = 30 kWA = 1 m²Th: 170 → 145 °CTc: 20 → 75 °C
U = W/(m²·K)
5.Khó
chiều dàiT115 °C65 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂xuôi dòng

Trong một bộ trao đổi nhiệt ống lồng ống cùng chiều, dầu nóng (0,3 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) chảy trong ống trong và nguội đi từ 115 xuống 65 °C. Nước (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) trong khoảng vành khuyên vào ở 20 °C. Ống trong có đường kính 25 mm, và U = 150 W/(m²·K) tính theo đường kính này. Tìm chiều dài ống L cần thiết.

ṁh = 0,3 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 115 → 65 °Cṁc = 0,5 kg/sTc,in = 20 °CD = 25 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m
6.Khó
chiều dàiT80 °C35 °C15,65 °C10 °CΔT₁ΔT₂ngược dòng

Dầu nóng (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) nguội đi từ 80 xuống 35 °C trong thiết bị trao đổi nhiệt ngược dòng. Nó làm nóng 2 kg/s nước (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) đi vào ở 10 °C. Với U = 300 W/(m²·K), tìm diện tích truyền nhiệt A cần thiết.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 80 → 35 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

Đáp án

  1. 1. Tc,out = 31,28 °C
  2. 2. ΔTlm = 84,9 K
  3. 3. A = 2,755 m²
  4. 4. U = 285,8 W/(m²·K)
  5. 5. L = 53,02 m
  6. 6. A = 3,784 m²

Lời giải đầy đủ từng bước: hãy luyện chủ đề này trên examproblems.com.