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.

Новый лист заданийЗаниматься онлайн с подсказками

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
длинаT165 °C75 °C?30 °CΔT₁ΔT₂противоток

Горячее масло (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охлаждается с 165 до 75 °C в противоточном теплообменнике. Оно нагревает 0,8 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 = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 165 → 75 °Cṁc = 0,8 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
2.Лёгкая
длинаT150 °C65 °C25 °C50 °CΔT₁ΔT₂прямоток

В прямоточном теплообменнике горячий теплоноситель охлаждается с 150 до 65 °C, а холодный нагревается с 25 до 50 °C. Найдите среднелогарифмическую разность температур ΔTlm.

Th: 150 → 65 °CTc: 25 → 50 °C
ΔTlm = K
3.Средняя
длинаT100 °C15 °C50 °CΔT₁ΔT₂конденсирующийся пар

В конденсаторе пар конденсируется при постоянной температуре 100 °C на наружной поверхности труб. Охлаждающая вода (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) течёт по трубам и нагревается с 15 до 50 °C. Коэффициент теплопередачи равен 2000 W/(m²·K). Найдите необходимую площадь поверхности теплопередачи A.

Ts = 100 °Cṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 50 °CU = 2000 W/(m²·K)
A = m²
4.Средняя
длинаT100 °C75 °C30 °C45 °CΔT₁ΔT₂прямоток

Прямоточный теплообменник передаёт 180 kW. Площадь его поверхности теплопередачи 5 m². Горячий теплоноситель охлаждается с 100 до 75 °C, а холодный нагревается с 30 до 45 °C. Найдите коэффициент теплопередачи U.

Q̇ = 180 kWA = 5 m²Th: 100 → 75 °CTc: 30 → 45 °C
U = W/(m²·K)
5.Сложная
длинаT120 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂конденсирующийся пар

Пар конденсируется при постоянной температуре 120 °C на наружной поверхности труб конденсатора с площадью поверхности теплопередачи 2,5 m² и U = 2000 W/(m²·K). Охлаждающая вода (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) входит в трубы при 25 °C. Найдите температуру воды на выходе Tc,out.

Ts = 120 °CA = 2,5 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
6.Сложная
длинаT140 °C105 °C24,4 °C20 °CΔT₁ΔT₂противоток

Горячее масло (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) охлаждается с 140 до 105 °C в противоточном теплообменнике. Оно нагревает 2 kg/s воды (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), входящей при 20 °C. При U = 200 W/(m²·K) найдите необходимую площадь теплообмена A.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 140 → 105 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²

Ответы

  1. 1. Tc,out = 60,95 °C
  2. 2. ΔTlm = 51,88 K
  3. 3. A = 1,109 m²
  4. 4. U = 762,6 W/(m²·K)
  5. 5. Tc,out = 67,76 °C
  6. 6. A = 1,846 m²

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