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
длинаT170 °C60 °C115 °C30 °CΔT₁ΔT₂противоток

Противоточный теплообменник имеет площадь поверхности теплопередачи 8 m² и коэффициент теплопередачи 800 W/(m²·K). Горячий теплоноситель охлаждается с 170 до 60 °C, а холодный нагревается с 30 до 115 °C. Найдите тепловой поток Q̇.

A = 8 m²U = 800 W/(m²·K)Th: 170 → 60 °CTc: 30 → 115 °C
Q̇ = kW
2.Лёгкая
длинаT140 °C90 °C?10 °CΔT₁ΔT₂противоток

Горячее масло (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) охлаждается с 140 до 90 °C в противоточном теплообменнике. Оно нагревает 3 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 = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 140 → 90 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
3.Средняя
длинаT165 °C50 °C50 °C30 °CΔT₁ΔT₂противоток

Противоточный теплообменник передаёт 70 kW. Горячий теплоноситель охлаждается с 165 до 50 °C, а холодный нагревается с 30 до 50 °C. Коэффициент теплопередачи 200 W/(m²·K). Найдите необходимую площадь теплообмена A.

Q̇ = 70 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 165 → 50 °CTc: 30 → 50 °C
A = m²
4.Средняя
длинаT130 °C65 °C115 °C20 °CΔT₁ΔT₂противоток

Противоточный теплообменник передаёт 420 kW. Горячий теплоноситель охлаждается с 130 до 65 °C, а холодный нагревается с 20 до 115 °C. Коэффициент теплопередачи 200 W/(m²·K). Найдите необходимую площадь теплообмена A.

Q̇ = 420 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 130 → 65 °CTc: 20 → 115 °C
A = m²
5.Сложная
длинаT110 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂конденсирующийся пар

Пар конденсируется при постоянной температуре 110 °C на наружной поверхности труб конденсатора с площадью поверхности теплопередачи 8 m² и U = 1500 W/(m²·K). Охлаждающая вода (3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) входит в трубы при 20 °C. Найдите температуру воды на выходе Tc,out.

Ts = 110 °CA = 8 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
6.Сложная
длинаT145 °C110 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂прямоток

В прямоточном теплообменнике «труба в трубе» горячее масло (0,8 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) течёт по внутренней трубе и охлаждается с 145 до 110 °C. Вода (0,3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) входит в кольцевой зазор при 10 °C. Диаметр внутренней трубы 50 mm, а U = 250 W/(m²·K) отнесён к этому диаметру. Найдите необходимую длину трубы L.

ṁh = 0,8 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 145 → 110 °Cṁc = 0,3 kg/sTc,in = 10 °CD = 50 mmU = 250 W/(m²·K)
L = m

Ответы

  1. 1. Q̇ = 264 kW
  2. 2. Tc,out = 14,98 °C
  3. 3. A = 6,444 m²
  4. 4. A = 76,9 m²
  5. 5. Tc,out = 75,43 °C
  6. 6. L = 19,38 m

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