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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姓名: ____________________   日期: ____________

1.简单
长度T155 °C100 °C140 °C20 °CΔT₁ΔT₂逆流

在逆流换热器中，热流体从 155 冷却到 100 °C，冷流体从 20 加热到 140 °C。求对数平均温差 ΔTlm。

Th: 155 → 100 °CTc: 20 → 140 °C
ΔTlm = K
2.简单

在换热器中，0.5 kg/s 的水（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）从 80 °C 冷却到 30 °C。 求传热速率 Q̇。

ṁ = 0.5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)T: 80 → 30 °C
Q̇ = kW
3.中等
长度T170 °C125 °C140 °C25 °CΔT₁ΔT₂逆流

一台管壳式换热器（单壳程、双管程）须传递 410 kW。热流体从 170 °C 冷却到 125 °C，冷流体从 25 °C 加热到 140 °C。该布置的 LMTD 修正系数为 F = 0.88，U = 300 W/(m²·K)。求所需的传热面积 A。

Q̇ = 410 kWF = 0.88U = 300 W/(m²·K)Th: 170 → 125 °CTc: 25 → 140 °C
A = m²
4.中等
长度T105 °C30 °C65 °CΔT₁ΔT₂冷凝蒸汽

在冷凝器中，蒸汽在管外以恒定的 105 °C 冷凝。冷却水（4 kg/s，cp = 4.18 kJ/(kg·K)）在管内流动，从 30 °C 加热到 65 °C。总传热系数为 2000 W/(m²·K)。求所需的传热面积 A。

Ts = 105 °Cṁ = 4 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 65 °CU = 2000 W/(m²·K)
A = m²
5.困难
长度T140 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂冷凝蒸汽

在一台传热面积为 1 m²、U = 2500 W/(m²·K) 的冷凝器中，蒸汽在管外以恒定的 140 °C 冷凝。冷却水（1.5 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 = 140 °CA = 1 m²U = 2500 W/(m²·K)ṁ = 1.5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
6.困难
长度T145 °C60 °C36.35 °C15 °CΔT₁ΔT₂逆流

热油（1.5 kg/s，cp = 2.1 kJ/(kg·K)）在逆流换热器中从 145 冷却到 60 °C。它加热 3 kg/s 的水（cp = 4.18 kJ/(kg·K)），水的入口温度为 15 °C。已知 U = 300 W/(m²·K)，求所需传热面积 A。

ṁh = 1.5 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 145 → 60 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

答案

  1. 1. ΔTlm = 38.83 K
  2. 2. Q̇ = 104.5 kW
  3. 3. A = 26.71 m²
  4. 4. A = 5.255 m²
  5. 5. Tc,out = 59.46 °C
  6. 6. A = 12.36 m²

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