免费的能量衡算练习题，附图示、提示和完整详细解答。每次数值都不同，分三个难度：加热物流, 换热器, 有热损失的换热器。
流量为 0.5 kg/s 的一股乙二醇混合液从 10 °C 加热到 85 °C。求热负荷 Q。
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学习本课之前： 物料衡算
能量和质量一样守恒。当物流在过程中被加热或冷却时，输入的热量必须表现为物流温度的变化，或从别处离开。
在稳态下，设备内部不会积累任何东西，所以：
在本主题中，物流只是升温或降温，没有沸腾或反应。改变物流温度的热量称为显热。
加热器或冷却器的热负荷 Q 是它每秒传递的热量，单位 kJ/s。一 kJ/s 等于一千瓦（kW）。
答案: 50 kW. 负荷是一个速率：每秒 50 kJ 即 50 kJ/s = 50 kW。单独的 50 kJ 是能量的数量，而不是速率。
加热流动的物流所需的热量取决于三件事：流量多少、是什么物质、升温多少度。
例如：0.5 kg/s 的水从 20 °C 加热到 60 °C，需要 Q = 0.5 · 4.18 · 40 = 83.6 kW。
答案: 83.6 kW. ΔT = 60 − 20 = 40 K，所以 Q = 0.5 · 4.18 · 40 = 83.6 kW。把 60 °C 当作 ΔT（125.4 kW）是忘了减去入口温度。
在换热器中，热流体和冷流体隔着金属壁相互流过。热量从热侧流向冷侧；流体不混合。
如果没有热量损失到周围环境，热流体放出的热量就是冷流体吸收的热量：
如果有一些热量逸出，冷流体得到的就更少：Qc = Qh − Qloss。损失 10% 时，Qc = 0.90·Qh。
跟着每一步走。打开下一步之前，先试着预测它。
热的轻油（2 kg/s，cp = 2.1 kJ/(kg·K)）在逆流换热器中从 140 °C 冷却到 90 °C。它加热 2 kg/s、20 °C 进入的水（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）。没有热损失。求水的出口温度 tout。
油的两个温度都已知，所以从热侧开始。
没有热量损失，所以水得到全部 210 kW。
水侧：2 · 4.18 · (45.12 − 20) = 210 kW，与油侧相同。
水升温比油降温少，因为水的热容是油的两倍。而且 45 °C 远低于油的入口温度 140 °C。
tout ≈ 45.1 °C。
答案: 1.44 kg/s. 水得到 0.90 · 200 = 180 kW，所以 ṁ = 180/(4.18 · 30) = 1.44 kg/s。忽略损失会得到 1.59 kg/s，用 50 °C 代替 ΔT = 30 K 会得到 0.86 kg/s。
总是在两个温度都已知的那股物流上求 Q。然后另一股物流给出剩下的那个未知量。
流量为 1 kg/s 的一股乙二醇混合液从 25 °C 加热到 70 °C。求热负荷 Q。
求： Q (kW)
显热：Q̇ = ṁ·cp·ΔT。ṁ 用 kg/s，cp 用 kJ/(kg·K) 时，Q̇ 的单位为 kJ/s = kW。
热乙二醇混合液在无热损失的逆流换热器中冷却水。求水的出口温度 tout。
求： tout (°C)
换热器能量衡算：无损失时 ṁhcp,h(Th,in − Th,out) = ṁccp,c(tout − tin)。
热轻油在换热器中加热水，该换热器将热流体放出热量的 10% 散失到环境中。求所需的水流量 ṁc。
求： ṁc (kg/s)
有损失的能量衡算：放出热量 = 吸收热量 + 损失热量。
能量和质量一样守恒。当物流在过程中被加热或冷却时，输入的热量必须表现为物流温度的变化，或从别处离开。
在稳态下，设备内部不会积累任何东西，所以：
显热：Q̇ = ṁ·cp·ΔT。ṁ 用 kg/s，cp 用 kJ/(kg·K) 时，Q̇ 的单位为 kJ/s = kW。
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