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 °C35 °C60 °C10 °CΔT₁ΔT₂противоток

Противоточный теплообменник имеет площадь поверхности теплопередачи 6 m² и коэффициент теплопередачи 800 W/(m²·K). Горячий теплоноситель охлаждается с 100 до 35 °C, а холодный нагревается с 10 до 60 °C. Найдите тепловой поток Q̇.

A = 6 m²U = 800 W/(m²·K)Th: 100 → 35 °CTc: 10 → 60 °C
Q̇ = kW
2.Лёгкая
длинаT125 °C90 °C?10 °CΔT₁ΔT₂противоток

Горячее масло (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охлаждается с 125 до 90 °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 = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 125 → 90 °Cṁc = 0,8 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
3.Средняя
длинаT135 °C115 °C10 °C75 °CΔT₁ΔT₂прямоток

Прямоточный теплообменник передаёт 290 kW. Горячий теплоноситель охлаждается с 135 до 115 °C, а холодный нагревается с 10 до 75 °C. Коэффициент теплопередачи 1500 W/(m²·K). Найдите необходимую площадь теплообмена A.

Q̇ = 290 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 135 → 115 °CTc: 10 → 75 °C
A = m²
4.Средняя
длинаT100 °C15 °C85 °CΔT₁ΔT₂конденсирующийся пар

В конденсаторе пар конденсируется при постоянной температуре 100 °C на наружной поверхности труб. Охлаждающая вода (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) течёт по трубам и нагревается с 15 до 85 °C. Коэффициент теплопередачи равен 2000 W/(m²·K). Найдите необходимую площадь поверхности теплопередачи A.

Ts = 100 °Cṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 85 °CU = 2000 W/(m²·K)
A = m²
5.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 = 2500 W/(m²·K). Охлаждающая вода (1 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 = 2500 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
6.Сложная
длинаT150 °C85 °C?15 °CΔT₁ΔT₂противоток

В противоточном теплообменнике «труба в трубе» горячее масло (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) течёт по внутренней трубе и охлаждается с 150 до 85 °C. Вода (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) входит в кольцевой зазор при 15 °C. Диаметр внутренней трубы 50 mm, а U = 300 W/(m²·K) отнесён к этому диаметру. Найдите необходимую длину трубы L.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 150 → 85 °Cṁc = 1,5 kg/sTc,in = 15 °CD = 50 mmU = 300 W/(m²·K)
L = m

Ответы

  1. 1. Q̇ = 153,2 kW
  2. 2. Tc,out = 46,11 °C
  3. 3. A = 2,592 m²
  4. 4. A = 5,438 m²
  5. 5. Tc,out = 111,7 °C
  6. 6. L = 16,86 m

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