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
длинаT110 °C70 °C?15 °CΔT₁ΔT₂противоток

Горячее масло (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охлаждается с 110 до 70 °C в противоточном теплообменнике. Оно нагревает 0,5 kg/s воды (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), входящей при 15 °C. Потерь тепла в окружающую среду нет. Найдите температуру воды на выходе Tc,out.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 110 → 70 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
2.Лёгкая
длинаT90 °C45 °C55 °C20 °CΔT₁ΔT₂противоток

В противоточном теплообменнике горячий теплоноситель охлаждается с 90 до 45 °C, а холодный нагревается с 20 до 55 °C. Найдите среднелогарифмическую разность температур ΔTlm.

Th: 90 → 45 °CTc: 20 → 55 °C
ΔTlm = K
3.Средняя
длинаT170 °C145 °C110 °C10 °CΔT₁ΔT₂противоток

Противоточный теплообменник передаёт 90 kW. Горячий теплоноситель охлаждается с 170 до 145 °C, а холодный нагревается с 10 до 110 °C. Коэффициент теплопередачи 500 W/(m²·K). Найдите необходимую площадь теплообмена A.

Q̇ = 90 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 170 → 145 °CTc: 10 → 110 °C
A = m²
4.Средняя
длинаT90 °C75 °C70 °C20 °CΔT₁ΔT₂противоток

Кожухотрубный теплообменник (один ход в межтрубном пространстве, два хода по трубам) должен передавать 670 kW. Горячий теплоноситель охлаждается с 90 до 75 °C, а холодный нагревается с 20 до 70 °C. Поправочный коэффициент к LMTD для этой схемы F = 0,9, U = 200 W/(m²·K). Найдите необходимую площадь поверхности теплопередачи A.

Q̇ = 670 kWF = 0,9U = 200 W/(m²·K)Th: 90 → 75 °CTc: 20 → 70 °C
A = m²
5.Сложная
длинаT120 °C30 °C23,46 °C10 °CΔT₁ΔT₂противоток

Горячее масло (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) охлаждается с 120 до 30 °C в противоточном теплообменнике. Оно нагревает 2 kg/s воды (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), входящей при 10 °C. При U = 1500 W/(m²·K) найдите необходимую площадь теплообмена A.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 120 → 30 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.Сложная
длинаT160 °C90 °C?10 °CΔT₁ΔT₂противоток

В противоточном теплообменнике «труба в трубе» горячее масло (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) течёт по внутренней трубе и охлаждается с 160 до 90 °C. Вода (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) входит в кольцевой зазор при 10 °C. Диаметр внутренней трубы 20 mm, а U = 200 W/(m²·K) отнесён к этому диаметру. Найдите необходимую длину трубы L.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 160 → 90 °Cṁc = 0,5 kg/sTc,in = 10 °CD = 20 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m

Ответы

  1. 1. Tc,out = 59,02 °C
  2. 2. ΔTlm = 29,72 K
  3. 3. A = 1,946 m²
  4. 4. A = 107,6 m²
  5. 5. A = 1,543 m²
  6. 6. L = 60,69 m

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