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 °C50 °C?10 °CΔT₁ΔT₂逆流

热油（1 kg/s，cp = 2.1 kJ/(kg·K)）在逆流换热器中从 155 °C 冷却到 50 °C。它加热 1.5 kg/s 的水（cp = 4.18 kJ/(kg·K)），水的入口温度为 10 °C。没有热量散失到环境中。求水的出口温度 Tc,out。

ṁh = 1 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 155 → 50 °Cṁc = 1.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
2.简单

在换热器中，0.3 kg/s 的水（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）从 75 °C 冷却到 30 °C。 求传热速率 Q̇。

ṁ = 0.3 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)T: 75 → 30 °C
Q̇ = kW
3.中等
长度T120 °C100 °C40 °C25 °CΔT₁ΔT₂逆流

一台管壳式换热器（单壳程、双管程）须传递 570 kW。热流体从 120 °C 冷却到 100 °C，冷流体从 25 °C 加热到 40 °C。该布置的 LMTD 修正系数为 F = 0.85，U = 200 W/(m²·K)。求所需的传热面积 A。

Q̇ = 570 kWF = 0.85U = 200 W/(m²·K)Th: 120 → 100 °CTc: 25 → 40 °C
A = m²
4.中等
长度T155 °C40 °C115 °C15 °CΔT₁ΔT₂逆流

一台逆流换热器传热 340 kW。 热流体从 155 冷却到 40 °C，冷流体从 15 加热到 115 °C。总传热系数为 1000 W/(m²·K)。求所需传热面积 A。

Q̇ = 340 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 155 → 40 °CTc: 15 → 115 °C
A = m²
5.困难
长度T120 °C65 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂并流

在并流套管式换热器中，热油（0.2 kg/s，cp = 2.1 kJ/(kg·K)）在内管中流动，从 120 °C 冷却到 65 °C。 环隙中的水（0.5 kg/s，cp = 4.18 kJ/(kg·K)）以 15 °C 进入。内管直径为 20 mm，U = 500 W/(m²·K) 以该直径为基准。求所需的管长 L。

ṁh = 0.2 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 120 → 65 °Cṁc = 0.5 kg/sTc,in = 15 °CD = 20 mmU = 500 W/(m²·K)
L = m
6.困难
长度T135 °C85 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂并流

在并流套管式换热器中，热油（0.2 kg/s，cp = 2.5 kJ/(kg·K)）在内管中流动，从 135 °C 冷却到 85 °C。 环隙中的水（1 kg/s，cp = 4.18 kJ/(kg·K)）以 10 °C 进入。内管直径为 50 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: 135 → 85 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 10 °CD = 50 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m

答案

  1. 1. Tc,out = 45.17 °C
  2. 2. Q̇ = 56.43 kW
  3. 3. A = 43.28 m²
  4. 4. A = 10.65 m²
  5. 5. L = 11.04 m
  6. 6. L = 4.221 m

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