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

Trong bộ trao đổi nhiệt cùng chiều, lưu chất nóng nguội đi từ 100 xuống 60 °C trong khi lưu chất lạnh nóng lên từ 25 lên 50 °C. Tìm hiệu nhiệt độ trung bình logarit ΔT_lm.

Dầu nóng (2 kg/s, c_p = 2,1 kJ/(kg·K)) nguội đi từ 160 xuống 100 °C trong bộ trao đổi nhiệt ngược chiều. Nó đun nóng 2 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 570 kW. Lưu chất nóng nguội đi từ 135 xuống 30 °C và lưu chất lạnh nóng lên từ 10 lên 125 °C. Hệ số hiệu chỉnh LMTD cho cách bố trí này là F = 0,92, và U = 500 W/(m²·K). Tìm diện tích truyền nhiệt A cần thiết.

Một thiết bị trao đổi nhiệt xuôi dòng truyền 430 kW. Chất lỏng nóng nguội đi từ 115 xuống 90 °C và chất lỏng lạnh nóng lên từ 15 đến 65 °C. Hệ số truyền nhiệt tổng thể là 1500 W/(m²·K). Tìm diện tích truyền nhiệt A cần thiết.

Trong một bộ trao đổi nhiệt ống lồng ống ngược chiều, dầu nóng (0,3 kg/s, c_p = 2,1 kJ/(kg·K)) chảy trong ống trong và nguội đi từ 130 xuống 60 °C. Nước (0,5 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) trong khoảng vành khuyên vào ở 15 °C. Ống trong có đường kính 25 mm, và U = 250 W/(m²·K) tính theo đường kính này. Tìm chiều dài ống L cần thiết.

Trong một bộ trao đổi nhiệt ngược chiều, cả hai dòng có cùng công suất nhiệt dung, ṁ·c_p = 1 kW/K. Dòng nóng vào ở 150 °C và dòng lạnh vào ở 15 °C. Bộ trao đổi có A = 3 m² và U = 500 W/(m²·K). Tìm nhiệt độ ra của dòng nóng T_h,out.