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
длинаT175 °C160 °C135 °C15 °CΔT₁ΔT₂противоток

Противоточный теплообменник имеет площадь поверхности теплопередачи 2 m² и коэффициент теплопередачи 500 W/(m²·K). Горячий теплоноситель охлаждается с 175 до 160 °C, а холодный нагревается с 15 до 135 °C. Найдите тепловой поток Q̇.

A = 2 m²U = 500 W/(m²·K)Th: 175 → 160 °CTc: 15 → 135 °C
Q̇ = kW
2.Лёгкая
длинаT165 °C85 °C?20 °CΔT₁ΔT₂противоток

Горячее масло (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охлаждается с 165 до 85 °C в противоточном теплообменнике. Оно нагревает 1 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 = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 165 → 85 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
3.Средняя
длинаT140 °C70 °C40 °C10 °CΔT₁ΔT₂противоток

Противоточный теплообменник передаёт 370 kW. Горячий теплоноситель охлаждается с 140 до 70 °C, а холодный нагревается с 10 до 40 °C. Коэффициент теплопередачи 300 W/(m²·K). Найдите необходимую площадь теплообмена A.

Q̇ = 370 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 140 → 70 °CTc: 10 → 40 °C
A = m²
4.Средняя
длинаT100 °C20 °C35 °CΔT₁ΔT₂конденсирующийся пар

В конденсаторе пар конденсируется при постоянной температуре 100 °C на наружной поверхности труб. Охлаждающая вода (5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) течёт по трубам и нагревается с 20 до 35 °C. Коэффициент теплопередачи равен 1500 W/(m²·K). Найдите необходимую площадь поверхности теплопередачи A.

Ts = 100 °Cṁ = 5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 35 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
5.Сложная
длинаT150 °C80 °C61,4 °C30 °CΔT₁ΔT₂противоток

Горячее масло (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) охлаждается с 150 до 80 °C в противоточном теплообменнике. Оно нагревает 2 kg/s воды (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), входящей при 30 °C. При U = 500 W/(m²·K) найдите необходимую площадь теплообмена A.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 150 → 80 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.Сложная
длинаT130 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂конденсирующийся пар

Пар конденсируется при постоянной температуре 130 °C на наружной поверхности труб конденсатора с площадью поверхности теплопередачи 3 m² и U = 1500 W/(m²·K). Охлаждающая вода (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) входит в трубы при 20 °C. Найдите температуру воды на выходе Tc,out.

Ts = 130 °CA = 3 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C

Ответы

  1. 1. Q̇ = 81,53 kW
  2. 2. Tc,out = 64,02 °C
  3. 3. A = 15,75 m²
  4. 4. A = 2,893 m²
  5. 5. A = 7,781 m²
  6. 6. Tc,out = 76,33 °C

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