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
длинаT105 °C60 °C?20 °CΔT₁ΔT₂противоток

Горячее масло (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охлаждается с 105 до 60 °C в противоточном теплообменнике. Оно нагревает 0,8 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 = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 105 → 60 °Cṁc = 0,8 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
2.Лёгкая
длинаT180 °C30 °C160 °C15 °CΔT₁ΔT₂противоток

Противоточный теплообменник имеет площадь поверхности теплопередачи 2 m² и коэффициент теплопередачи 500 W/(m²·K). Горячий теплоноситель охлаждается с 180 до 30 °C, а холодный нагревается с 15 до 160 °C. Найдите тепловой поток Q̇.

A = 2 m²U = 500 W/(m²·K)Th: 180 → 30 °CTc: 15 → 160 °C
Q̇ = kW
3.Средняя
длинаT175 °C140 °C15 °C80 °CΔT₁ΔT₂прямоток

Прямоточный теплообменник передаёт 200 kW. Площадь его поверхности теплопередачи 2 m². Горячий теплоноситель охлаждается с 175 до 140 °C, а холодный нагревается с 15 до 80 °C. Найдите коэффициент теплопередачи U.

Q̇ = 200 kWA = 2 m²Th: 175 → 140 °CTc: 15 → 80 °C
U = W/(m²·K)
4.Средняя
длинаT120 °C30 °C80 °CΔT₁ΔT₂конденсирующийся пар

В конденсаторе пар конденсируется при постоянной температуре 120 °C на наружной поверхности труб. Охлаждающая вода (5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) течёт по трубам и нагревается с 30 до 80 °C. Коэффициент теплопередачи равен 1500 W/(m²·K). Найдите необходимую площадь поверхности теплопередачи A.

Ts = 120 °Cṁ = 5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 80 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
5.Сложная
длинаT100 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂конденсирующийся пар

Пар конденсируется при постоянной температуре 100 °C на наружной поверхности труб конденсатора с площадью поверхности теплопередачи 6 m² и U = 1500 W/(m²·K). Охлаждающая вода (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) входит в трубы при 25 °C. Найдите температуру воды на выходе Tc,out.

Ts = 100 °CA = 6 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
6.Сложная
длинаT155 °C85 °C68,52 °C30 °CΔT₁ΔT₂противоток

Горячее масло (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охлаждается с 155 до 85 °C в противоточном теплообменнике. Оно нагревает 2 kg/s воды (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), входящей при 30 °C. При U = 200 W/(m²·K) найдите необходимую площадь теплообмена A.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 155 → 85 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²

Ответы

  1. 1. Tc,out = 81,9 °C
  2. 2. Q̇ = 17,38 kW
  3. 3. U = 980,8 W/(m²·K)
  4. 4. A = 11,3 m²
  5. 5. Tc,out = 82,15 °C
  6. 6. A = 23,15 m²

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