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
длинаT145 °C65 °C?30 °CΔT₁ΔT₂противоток

Горячее масло (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) охлаждается с 145 до 65 °C в противоточном теплообменнике. Оно нагревает 1,5 kg/s воды (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), входящей при 30 °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: 145 → 65 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
2.Лёгкая
длинаT165 °C95 °C70 °C20 °CΔT₁ΔT₂противоток

В противоточном теплообменнике горячий теплоноситель охлаждается с 165 до 95 °C, а холодный нагревается с 20 до 70 °C. Найдите среднелогарифмическую разность температур ΔTlm.

Th: 165 → 95 °CTc: 20 → 70 °C
ΔTlm = K
3.Средняя
длинаT150 °C60 °C40 °C30 °CΔT₁ΔT₂противоток

Кожухотрубный теплообменник (один ход в межтрубном пространстве, два хода по трубам) должен передавать 60 kW. Горячий теплоноситель охлаждается с 150 до 60 °C, а холодный нагревается с 30 до 40 °C. Поправочный коэффициент к LMTD для этой схемы F = 0,92, U = 200 W/(m²·K). Найдите необходимую площадь поверхности теплопередачи A.

Q̇ = 60 kWF = 0,92U = 200 W/(m²·K)Th: 150 → 60 °CTc: 30 → 40 °C
A = m²
4.Средняя
длинаT80 °C40 °C70 °C25 °CΔT₁ΔT₂противоток

Кожухотрубный теплообменник (один ход в межтрубном пространстве, два хода по трубам) должен передавать 590 kW. Горячий теплоноситель охлаждается с 80 до 40 °C, а холодный нагревается с 25 до 70 °C. Поправочный коэффициент к LMTD для этой схемы F = 0,8, U = 300 W/(m²·K). Найдите необходимую площадь поверхности теплопередачи A.

Q̇ = 590 kWF = 0,8U = 300 W/(m²·K)Th: 80 → 40 °CTc: 25 → 70 °C
A = m²
5.Сложная
длинаT170 °C55 °C39,26 °C20 °CΔT₁ΔT₂противоток

Горячее масло (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) охлаждается с 170 до 55 °C в противоточном теплообменнике. Оно нагревает 3 kg/s воды (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), входящей при 20 °C. При U = 800 W/(m²·K) найдите необходимую площадь теплообмена A.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 170 → 55 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
6.Сложная
длинаT160 °C75 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂прямоток

В прямоточном теплообменнике «труба в трубе» горячее масло (0,2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) течёт по внутренней трубе и охлаждается с 160 до 75 °C. Вода (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) входит в кольцевой зазор при 10 °C. Диаметр внутренней трубы 40 mm, а U = 300 W/(m²·K) отнесён к этому диаметру. Найдите необходимую длину трубы L.

ṁh = 0,2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 160 → 75 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 10 °CD = 40 mmU = 300 W/(m²·K)
L = m

Ответы

  1. 1. Tc,out = 77,85 °C
  2. 2. ΔTlm = 84,61 K
  3. 3. A = 5,296 m²
  4. 4. A = 199,4 m²
  5. 5. A = 4,155 m²
  6. 6. L = 10,9 m

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