换热器 (LMTD)练习卷（附答案）

免费可打印的换热器 (LMTD)练习卷：6 道题，从简单到考试水平，附答案。可打印或另存为 PDF。

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1.简单

在换热器中，0.3 kg/s 的水（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）从 30 °C 加热到 90 °C。 求传热速率 Q̇。

ṁ = 0.3 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)T: 30 → 90 °C
Q̇ = kW
2.简单
长度T80 °C40 °C35 °C20 °CΔT₁ΔT₂逆流

在逆流换热器中，热流体从 80 冷却到 40 °C，冷流体从 20 加热到 35 °C。求对数平均温差 ΔTlm。

Th: 80 → 40 °CTc: 20 → 35 °C
ΔTlm = K
3.中等
长度T90 °C35 °C40 °C10 °CΔT₁ΔT₂逆流

一台逆流换热器传递 350 kW。 其传热面积为 6 m²。热流体从 90 °C 冷却到 35 °C，冷流体从 10 °C 加热到 40 °C。求总传热系数 U。

Q̇ = 350 kWA = 6 m²Th: 90 → 35 °CTc: 10 → 40 °C
U = W/(m²·K)
4.中等
长度T85 °C60 °C45 °C10 °CΔT₁ΔT₂逆流

一台管壳式换热器（单壳程、双管程）须传递 230 kW。热流体从 85 °C 冷却到 60 °C，冷流体从 10 °C 加热到 45 °C。该布置的 LMTD 修正系数为 F = 0.88，U = 200 W/(m²·K)。求所需的传热面积 A。

Q̇ = 230 kWF = 0.88U = 200 W/(m²·K)Th: 85 → 60 °CTc: 10 → 45 °C
A = m²
5.困难
长度T130 °C70 °C?15 °CΔT₁ΔT₂逆流

在逆流套管式换热器中，热油（0.2 kg/s，cp = 2.5 kJ/(kg·K)）在内管中流动，从 130 °C 冷却到 70 °C。 环隙中的水（0.2 kg/s，cp = 4.18 kJ/(kg·K)）以 15 °C 进入。内管直径为 25 mm，U = 400 W/(m²·K) 以该直径为基准。求所需的管长 L。

ṁh = 0.2 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 130 → 70 °Cṁc = 0.2 kg/sTc,in = 15 °CD = 25 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m
6.困难
长度T120 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂冷凝蒸汽

在一台传热面积为 4 m²、U = 1500 W/(m²·K) 的冷凝器中，蒸汽在管外以恒定的 120 °C 冷凝。冷却水（1 kg/s，cp = 4.18 kJ/(kg·K)）以 20 °C 进入管内。求水的出口温度 Tc,out。

Ts = 120 °CA = 4 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C

答案

  1. 1. Q̇ = 75.24 kW
  2. 2. ΔTlm = 30.83 K
  3. 3. U = 1617 W/(m²·K)
  4. 4. A = 29.16 m²
  5. 5. L = 14.4 m
  6. 6. Tc,out = 96.2 °C

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