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
длинаT155 °C110 °C?20 °CΔT₁ΔT₂противоток

Горячее масло (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) охлаждается с 155 до 110 °C в противоточном теплообменнике. Оно нагревает 0,5 kg/s воды (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), входящей при 20 °C. Потерь тепла в окружающую среду нет. Найдите температуру воды на выходе Tc,out.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 155 → 110 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
2.Лёгкая

В теплообменнике вода с расходом 0,3 kg/s (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) нагревается с 25 до 85 °C. Найдите тепловой поток Q̇.

ṁ = 0,3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)T: 25 → 85 °C
Q̇ = kW
3.Средняя
длинаT110 °C15 °C85 °CΔT₁ΔT₂конденсирующийся пар

В конденсаторе пар конденсируется при постоянной температуре 110 °C на наружной поверхности труб. Охлаждающая вода (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) течёт по трубам и нагревается с 15 до 85 °C. Коэффициент теплопередачи равен 3000 W/(m²·K). Найдите необходимую площадь поверхности теплопередачи A.

Ts = 110 °Cṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 85 °CU = 3000 W/(m²·K)
A = m²
4.Средняя
длинаT95 °C75 °C15 °C25 °CΔT₁ΔT₂прямоток

Прямоточный теплообменник передаёт 440 kW. Площадь его поверхности теплопередачи 20 m². Горячий теплоноситель охлаждается с 95 до 75 °C, а холодный нагревается с 15 до 25 °C. Найдите коэффициент теплопередачи U.

Q̇ = 440 kWA = 20 m²Th: 95 → 75 °CTc: 15 → 25 °C
U = W/(m²·K)
5.Сложная
длинаT180 °C??30 °CΔT₁ΔT₂противоток

В противоточном теплообменнике у обоих потоков одинаковая теплоёмкость потока ṁ·cp = 3 kW/K. Горячий поток входит при 180 °C, а холодный — при 30 °C. Теплообменник имеет A = 3 m² и U = 500 W/(m²·K). Найдите температуру горячего потока на выходе Th,out.

Ch = Cc = 3 kW/KTh,in = 180 °CTc,in = 30 °CA = 3 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Сложная
длинаT155 °C100 °C?15 °CΔT₁ΔT₂противоток

В противоточном теплообменнике «труба в трубе» горячее масло (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) течёт по внутренней трубе и охлаждается с 155 до 100 °C. Вода (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) входит в кольцевой зазор при 15 °C. Диаметр внутренней трубы 25 mm, а U = 150 W/(m²·K) отнесён к этому диаметру. Найдите необходимую длину трубы L.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 155 → 100 °Cṁc = 1,5 kg/sTc,in = 15 °CD = 25 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m

Ответы

  1. 1. Tc,out = 100,7 °C
  2. 2. Q̇ = 75,24 kW
  3. 3. A = 3,72 m²
  4. 4. U = 344,7 W/(m²·K)
  5. 5. Th,out = 130 °C
  6. 6. L = 50,71 m

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