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
длинаT100 °C50 °C?10 °CΔT₁ΔT₂противоток

Горячее масло (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охлаждается с 100 до 50 °C в противоточном теплообменнике. Оно нагревает 0,8 kg/s воды (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), входящей при 10 °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: 100 → 50 °Cṁc = 0,8 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
2.Лёгкая
длинаT100 °C85 °C45 °C25 °CΔT₁ΔT₂противоток

В противоточном теплообменнике горячий теплоноситель охлаждается с 100 до 85 °C, а холодный нагревается с 25 до 45 °C. Найдите среднелогарифмическую разность температур ΔTlm.

Th: 100 → 85 °CTc: 25 → 45 °C
ΔTlm = K
3.Средняя
длинаT165 °C80 °C120 °C30 °CΔT₁ΔT₂противоток

Противоточный теплообменник передаёт 110 kW. Горячий теплоноситель охлаждается с 165 до 80 °C, а холодный нагревается с 30 до 120 °C. Коэффициент теплопередачи 1500 W/(m²·K). Найдите необходимую площадь теплообмена A.

Q̇ = 110 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 165 → 80 °CTc: 30 → 120 °C
A = m²
4.Средняя
длинаT105 °C30 °C75 °CΔT₁ΔT₂конденсирующийся пар

В конденсаторе пар конденсируется при постоянной температуре 105 °C на наружной поверхности труб. Охлаждающая вода (4 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) течёт по трубам и нагревается с 30 до 75 °C. Коэффициент теплопередачи равен 1500 W/(m²·K). Найдите необходимую площадь поверхности теплопередачи A.

Ts = 105 °Cṁ = 4 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 75 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
5.Сложная
длинаT95 °C65 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂прямоток

В прямоточном теплообменнике «труба в трубе» горячее масло (0,2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) течёт по внутренней трубе и охлаждается с 95 до 65 °C. Вода (0,2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) входит в кольцевой зазор при 25 °C. Диаметр внутренней трубы 25 mm, а U = 150 W/(m²·K) отнесён к этому диаметру. Найдите необходимую длину трубы L.

ṁh = 0,2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 95 → 65 °Cṁc = 0,2 kg/sTc,in = 25 °CD = 25 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m
6.Сложная
длинаT115 °C75 °C75,29 °C15 °CΔT₁ΔT₂противоток

Горячее масло (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) охлаждается с 115 до 75 °C в противоточном теплообменнике. Оно нагревает 0,5 kg/s воды (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), входящей при 15 °C. При U = 300 W/(m²·K) найдите необходимую площадь теплообмена A.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 115 → 75 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

Ответы

  1. 1. Tc,out = 27,19 °C
  2. 2. ΔTlm = 57,46 K
  3. 3. A = 1,545 m²
  4. 4. A = 10,21 m²
  5. 5. L = 24,5 m
  6. 6. A = 8,543 m²

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