Теплообменники (LMTD): лист заданий с ответами

Бесплатный лист заданий для печати по теме «Теплообменники (LMTD)»: 6 задач от простых до экзаменационного уровня, с ответами. Распечатайте его или сохраните как PDF.

Для преподавателей: можно бесплатно печатать, копировать и использовать на занятиях. Каждый новый лист содержит новые значения и собственные ответы. Будем благодарны за ссылку на ExamProblems на странице вашего курса.

Имя: ____________________   Дата: ____________

1.Лёгкая
длинаT90 °C40 °C40 °C20 °CΔT₁ΔT₂противоток

Противоточный теплообменник имеет площадь поверхности теплопередачи 5 m² и коэффициент теплопередачи 500 W/(m²·K). Горячий теплоноситель охлаждается с 90 до 40 °C, а холодный нагревается с 20 до 40 °C. Найдите тепловой поток Q̇.

A = 5 m²U = 500 W/(m²·K)Th: 90 → 40 °CTc: 20 → 40 °C
Q̇ = kW
2.Лёгкая
длинаT115 °C50 °C?10 °CΔT₁ΔT₂противоток

Горячее масло (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охлаждается с 115 до 50 °C в противоточном теплообменнике. Оно нагревает 2 kg/s воды (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), входящей при 10 °C. Потерь тепла в окружающую среду нет. Найдите температуру воды на выходе Tc,out.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 115 → 50 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
3.Средняя
длинаT95 °C55 °C30 °C15 °CΔT₁ΔT₂противоток

Кожухотрубный теплообменник (один ход в межтрубном пространстве, два хода по трубам) должен передавать 130 kW. Горячий теплоноситель охлаждается с 95 до 55 °C, а холодный нагревается с 15 до 30 °C. Поправочный коэффициент к LMTD для этой схемы F = 0,92, U = 1000 W/(m²·K). Найдите необходимую площадь поверхности теплопередачи A.

Q̇ = 130 kWF = 0,92U = 1000 W/(m²·K)Th: 95 → 55 °CTc: 15 → 30 °C
A = m²
4.Средняя
длинаT95 °C30 °C55 °C10 °CΔT₁ΔT₂противоток

Кожухотрубный теплообменник (один ход в межтрубном пространстве, два хода по трубам) должен передавать 440 kW. Горячий теплоноситель охлаждается с 95 до 30 °C, а холодный нагревается с 10 до 55 °C. Поправочный коэффициент к LMTD для этой схемы F = 0,85, U = 800 W/(m²·K). Найдите необходимую площадь поверхности теплопередачи A.

Q̇ = 440 kWF = 0,85U = 800 W/(m²·K)Th: 95 → 30 °CTc: 10 → 55 °C
A = m²
5.Сложная
длинаT130 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂конденсирующийся пар

Пар конденсируется при постоянной температуре 130 °C на наружной поверхности труб конденсатора с площадью поверхности теплопередачи 2,5 m² и U = 3000 W/(m²·K). Охлаждающая вода (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) входит в трубы при 10 °C. Найдите температуру воды на выходе Tc,out.

Ts = 130 °CA = 2,5 m²U = 3000 W/(m²·K)ṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
6.Сложная
длинаT110 °C60 °C?15 °CΔT₁ΔT₂противоток

В противоточном теплообменнике «труба в трубе» горячее масло (0,3 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) течёт по внутренней трубе и охлаждается с 110 до 60 °C. Вода (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) входит в кольцевой зазор при 15 °C. Диаметр внутренней трубы 50 mm, а U = 200 W/(m²·K) отнесён к этому диаметру. Найдите необходимую длину трубы L.

ṁh = 0,3 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 110 → 60 °Cṁc = 0,5 kg/sTc,in = 15 °CD = 50 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m

Ответы

  1. 1. Q̇ = 81,85 kW
  2. 2. Tc,out = 45,77 °C
  3. 3. A = 2,744 m²
  4. 4. A = 22,43 m²
  5. 5. Tc,out = 93,72 °C
  6. 6. L = 18,24 m

Полные пошаговые решения: занимайтесь этой темой на examproblems.com.