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
длинаT110 °C75 °C?30 °CΔT₁ΔT₂противоток

Горячее масло (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) охлаждается с 110 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 = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 110 → 75 °Cṁc = 0,8 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
2.Лёгкая
длинаT145 °C110 °C25 °C65 °CΔT₁ΔT₂прямоток

В прямоточном теплообменнике горячий теплоноситель охлаждается с 145 до 110 °C, а холодный нагревается с 25 до 65 °C. Найдите среднелогарифмическую разность температур ΔTlm.

Th: 145 → 110 °CTc: 25 → 65 °C
ΔTlm = K
3.Средняя
длинаT115 °C95 °C75 °C25 °CΔT₁ΔT₂противоток

Противоточный теплообменник передаёт 220 kW. Горячий теплоноситель охлаждается с 115 до 95 °C, а холодный нагревается с 25 до 75 °C. Коэффициент теплопередачи 1500 W/(m²·K). Найдите необходимую площадь теплообмена A.

Q̇ = 220 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 115 → 95 °CTc: 25 → 75 °C
A = m²
4.Средняя
длинаT105 °C15 °C90 °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 15 до 90 °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: 15 → 90 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
5.Сложная
длинаT120 °C80 °C43,01 °C10 °CΔT₁ΔT₂противоток

Горячее масло (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охлаждается с 120 до 80 °C в противоточном теплообменнике. Оно нагревает 1 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 = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 120 → 80 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
6.Сложная
длинаT130 °C30 °C?ΔT₁ΔT₂конденсирующийся пар

Пар конденсируется при постоянной температуре 130 °C на наружной поверхности труб конденсатора с площадью поверхности теплопередачи 2 m² и U = 2500 W/(m²·K). Охлаждающая вода (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) входит в трубы при 30 °C. Найдите температуру воды на выходе Tc,out.

Ts = 130 °CA = 2 m²U = 2500 W/(m²·K)ṁ = 0,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C

Ответы

  1. 1. Tc,out = 73,96 °C
  2. 2. ΔTlm = 76,47 K
  3. 3. A = 2,736 m²
  4. 4. A = 19,97 m²
  5. 5. A = 6,264 m²
  6. 6. Tc,out = 120,9 °C

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