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
длинаT145 °C75 °C?20 °CΔT₁ΔT₂противоток

Горячее масло (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охлаждается с 145 до 75 °C в противоточном теплообменнике. Оно нагревает 3 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 = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 145 → 75 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
2.Лёгкая
длинаT165 °C55 °C35 °C25 °CΔT₁ΔT₂противоток

Противоточный теплообменник имеет площадь поверхности теплопередачи 8 m² и коэффициент теплопередачи 800 W/(m²·K). Горячий теплоноситель охлаждается с 165 до 55 °C, а холодный нагревается с 25 до 35 °C. Найдите тепловой поток Q̇.

A = 8 m²U = 800 W/(m²·K)Th: 165 → 55 °CTc: 25 → 35 °C
Q̇ = kW
3.Средняя
длинаT155 °C120 °C135 °C30 °CΔT₁ΔT₂противоток

Противоточный теплообменник передаёт 190 kW. Горячий теплоноситель охлаждается с 155 до 120 °C, а холодный нагревается с 30 до 135 °C. Коэффициент теплопередачи 300 W/(m²·K). Найдите необходимую площадь теплообмена A.

Q̇ = 190 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 155 → 120 °CTc: 30 → 135 °C
A = m²
4.Средняя
длинаT170 °C155 °C20 °C30 °CΔT₁ΔT₂прямоток

Прямоточный теплообменник передаёт 80 kW. Горячий теплоноситель охлаждается с 170 до 155 °C, а холодный нагревается с 20 до 30 °C. Коэффициент теплопередачи 800 W/(m²·K). Найдите необходимую площадь теплообмена A.

Q̇ = 80 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 170 → 155 °CTc: 20 → 30 °C
A = m²
5.Сложная
длинаT100 °C65 °C?15 °CΔT₁ΔT₂противоток

В противоточном теплообменнике «труба в трубе» горячее масло (0,3 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) течёт по внутренней трубе и охлаждается с 100 до 65 °C. Вода (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) входит в кольцевой зазор при 15 °C. Диаметр внутренней трубы 20 mm, а U = 400 W/(m²·K) отнесён к этому диаметру. Найдите необходимую длину трубы L.

ṁh = 0,3 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 100 → 65 °Cṁc = 1,5 kg/sTc,in = 15 °CD = 20 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m
6.Сложная
длинаT100 °C50 °C40,12 °C15 °CΔT₁ΔT₂противоток

Горячее масло (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) охлаждается с 100 до 50 °C в противоточном теплообменнике. Оно нагревает 0,5 kg/s воды (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), входящей при 15 °C. При U = 500 W/(m²·K) найдите необходимую площадь теплообмена A.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 100 → 50 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²

Ответы

  1. 1. Tc,out = 26,42 °C
  2. 2. Q̇ = 436,5 kW
  3. 3. A = 13,61 m²
  4. 4. A = 0,7293 m²
  5. 5. L = 13,61 m
  6. 6. A = 2,266 m²

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