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
длинаT125 °C75 °C?25 °CΔT₁ΔT₂противоток

Горячее масло (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) охлаждается с 125 до 75 °C в противоточном теплообменнике. Оно нагревает 2 kg/s воды (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), входящей при 25 °C. Потерь тепла в окружающую среду нет. Найдите температуру воды на выходе Tc,out.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 125 → 75 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
2.Лёгкая
длинаT170 °C105 °C80 °C25 °CΔT₁ΔT₂противоток

В противоточном теплообменнике горячий теплоноситель охлаждается с 170 до 105 °C, а холодный нагревается с 25 до 80 °C. Найдите среднелогарифмическую разность температур ΔTlm.

Th: 170 → 105 °CTc: 25 → 80 °C
ΔTlm = K
3.Средняя
длинаT110 °C20 °C80 °CΔT₁ΔT₂конденсирующийся пар

В конденсаторе пар конденсируется при постоянной температуре 110 °C на наружной поверхности труб. Охлаждающая вода (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) течёт по трубам и нагревается с 20 до 80 °C. Коэффициент теплопередачи равен 2500 W/(m²·K). Найдите необходимую площадь поверхности теплопередачи A.

Ts = 110 °Cṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 80 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
4.Средняя
длинаT170 °C145 °C20 °C75 °CΔT₁ΔT₂прямоток

Прямоточный теплообменник передаёт 30 kW. Площадь его поверхности теплопередачи 1 m². Горячий теплоноситель охлаждается с 170 до 145 °C, а холодный нагревается с 20 до 75 °C. Найдите коэффициент теплопередачи U.

Q̇ = 30 kWA = 1 m²Th: 170 → 145 °CTc: 20 → 75 °C
U = W/(m²·K)
5.Сложная
длинаT115 °C65 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂прямоток

В прямоточном теплообменнике «труба в трубе» горячее масло (0,3 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) течёт по внутренней трубе и охлаждается с 115 до 65 °C. Вода (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) входит в кольцевой зазор при 20 °C. Диаметр внутренней трубы 25 mm, а U = 150 W/(m²·K) отнесён к этому диаметру. Найдите необходимую длину трубы L.

ṁh = 0,3 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 115 → 65 °Cṁc = 0,5 kg/sTc,in = 20 °CD = 25 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m
6.Сложная
длинаT80 °C35 °C15,65 °C10 °CΔT₁ΔT₂противоток

Горячее масло (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) охлаждается с 80 до 35 °C в противоточном теплообменнике. Оно нагревает 2 kg/s воды (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), входящей при 10 °C. При U = 300 W/(m²·K) найдите необходимую площадь теплообмена A.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 80 → 35 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

Ответы

  1. 1. Tc,out = 31,28 °C
  2. 2. ΔTlm = 84,9 K
  3. 3. A = 2,755 m²
  4. 4. U = 285,8 W/(m²·K)
  5. 5. L = 53,02 m
  6. 6. A = 3,784 m²

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