4 Задачи на теплообмен часть 1
Задача Г1
Рассчитать поверхность нагрева и количество ходов многоходового кожухотрубного теплообменника, а также найти расход греющего пара для нагревания Gм молока от начальной температуры до конечной температуры по данным: - нагревание производиться сухим насыщенным паром с давлением Р, Па, который подается в межтрубное пространство; -молоко движется в трубном пространстве, делая несколько ходов.
Скачать решение задачи Г1 (цена 100р)
Задача Г2
По трубному пространству теплообменника проходит 100%-ный этиловый спирт в количестве 30т/ч, который охлаждается от 65°С до 55°С водой, нагревающейся от 20°С до 35°С. Схема противоточная Теплообменник состоит из 37 стальных труб диаметром 35х2,5 мм. Принять среднюю температуру внутренней поверхности стенок труб равной 40°С, коэффициент теплоотдачи к воде 1600 Вт/(м2*К). Определить поверхность теплообмена, длину труб, расход воды.
Скачать решение задачи Г2 (цена 100р)
Задача Г3
1,5 т/ч диэтилового эфира охлаждается в теплообменнике типа «труба в трубе» от 38°С до 6°С рассолом, который нагревается от -6°С до -2°С. Теплообменник состоит из стальных труб диаметром 38x3 мм и 76x3 мм. Рассол проходит по внутренней трубе, а диэтиловый эфир противотоком в межтрубном пространстве. Теплоемкость рассола 3400 Дж/(кг*К), коэффициент теплоотдачи рассола 3830 Вт/(м2К). Средняя температура поверхности стенки со стороны эфира 1 °С.
Определить расход рассола и необходимое число секций теплообменника, если длина каждой секции 5 м.
Скачать решение задачи Г3 (цена 100р)
Задача Г4
420м3/час метана (при нормальных условиях) под избыточным давлением 2ат проходит по трубам горизонтального кожухотрубчатого теплообменника и нагревается от 10°С да 140°С. Теплообменник состоит из 37 стальных труб диаметром 25х2мм. Расположение труб шахматное. Число рядов труб по вертикали 7. В межтрубное пространство подводится пар абсолютного давления 6 ат. Влажность пара 1 %. Потери тепла в окружающую среду составляют 15% от полезного количества тепла. Температура наружной поверхности труб принять равной 152°С. Определить коэффициенты теплоотдачи для метана и пара, расход пара, требуемую длину трубок.
Скачать решение задачи Г4 (цена 100р)
Задача Г5
Определить коэффициент теплоотдачи для конденсирующего под атмосферным давлением насыщенного пара этилового спирта в случаях: а) конденсация происходит на наружной поверхности вертикальной трубы диаметром 50 х 3мм;
б) спирт конденсируется на внутренней поверхности вертикальных труб высотой 1500м. Температура поверхности стенки в обоих случаях 48 °С.
Скачать решение задачи Г5 (цена 100р)
Задача Г6
1. По горизонтальному паропроводу диаметром 51х2,5 мм, длиной 50 м проходит насыщенный пар под давлением Рабс = 4 ат. Определить количество конденсата, образующегося в течение суток в неизолированном трубопроводе. Температура воздуха в цехе15 градусов.
Скачать решение задачи Г6 (цена 100р)
Задача Г7
В кожухотрубном теплообменнике по трубам диаметром 46 х 3 мм проходит со скоростью 0,7 м/с вода, которая нагревается. Определить коэффициент теплоотдачи, если средняя температура поверхности стенки соприкасающейся с водой, 90 С, а средняя температура воды 46 С.
Скачать решение задачи Г7 (цена 100р)
Задача Г8
Жидкий азот храниться в тонкостенной металлической сфере радиусом r = 0,25м. Сфера покрыта изоляционным материалом толщиной 25мм и коэффициентом теплоотдачи 0,068Вт/(м*К). Температура окружающего воздуха 300К. Коэффициент теплоотдачи воздуха 20Вт/(м2*К). Теплота испарения и плотность жидкого азота – 200кДж/кг и 804 кг/м3 соответственно. При давлении 1 атм. жидкий азот кипит при температуре 77К. Какова скорость испарения азота в килограммах за день?
Скачать решение задачи Г8 (цена 100р)
Задача Г9
Вода течет по длинной трубке с массовым расходом 0,01 кг/с. Через стенки трубки поддерживается равномерный тепловой поток 3000 Вт/м2. Температура воды на входе в трубку 20°С. Внутренний диаметр трубки 7,5см. Найдите необходимую длину l для достижения температуры на выходе tвых = 80°С.
Скачать решение задачи Г9 (цена 100р)
Задача Г10
Медная сфера диаметром 0,3м равномерно нагрета до температуры 80°С. Сфера начинает охлаждаться потоком воздуха, имеющего температуру 15°С. Коэффициент теплоотдачи 6,3 Вт/(м*К). Плотность меди 8930 кг/м3 и теплоемкость 385Дж/(кг*К). Определите время, требующееся для охлаждения шара до температуры 18°С.
Скачать решение задачи Г10 (цена 100р)
Задача Г11
Периодический реактор полимеризации с рубашкой охлаждается водой. Средняя температура охлаждающей воды в рубашке 27°С. Средняя температура реакционной смеси в реакторе 50°С. Толщина стенки реактора 0,0125м. На поверхности реактора образовалась тонкая пленка полимера (λ=0,156Вт/(м*К)). Определить толщину пленки полимера, если тепловой поток через стенку 7413 Вт/м2.
Скачать решение задачи Г11 (цена 100р)
Задача Г12
Твердое тело (0,025м толщиной) имеет поперечное сечение 0,1м2. Одна сторона имеет температуру 38°С, с противоположной стороны 94°С. Температура в центре 60°С, при потоке тепла через твердое тело 1кВт. Найти теплопроводность материала.
Скачать решение задачи Г12 (цена 100р)
Задача Г13
Бутиловый спирт (холодная жидкость) в количестве G = 1800 кг загружен в сосуд, в котором имеется змеевик. Через змеевик пропускается вода (горячая жидкость). Бутиловый спирт нагревается от температуры t1 = 20°С до t2 = 60°C. Вода понижает свою температуру от Т1 = 90°С до Т2 = 70°С.Сколько времени т потребуется для нагрева спирта и какой должен быть общий расход горячей воды Сг, если поверхность теплопередачи змеевика Р = 4,3 ма, а значение коэффициента теплопередачи принять постоянным и равным К = 280 Вт/(м2К)?
Скачать решение задачи Г13 (цена 100р)
Задача Г14
Бутиловый спирт (холодная жидкость) в количестве G=1800 кг загружен в сосуд, в котором имеется змеевик. Через змеевик пропускается вода (горячая жидкость). Бутиловый спирт нагревается от температуры t1 = 20°С до t2 = 60°C. Вода понижает свою температуру от Т1 = 90°С до Т2 = 70°С. Определить среднее значение коэффициента теплопередачи и количество воды.
Скачать решение задачи Г14 (цена 100р)
Задача Г15
В вертикальном кожухотрубчатом теплообменнике, состоящем из 60 труб диаметром 32х2,5 м и высотой 1,25м, стекает полностью заполняя трубы 13 м3/ч четыреххлористый углерод. Средняя температура четыреххлористого углерода 50°С, температура внутренней поверхности труб 24°С.Определить коэффициент теплоотдачи от четыреххлористого углерода к стенке.
Скачать решение задачи Г15 (цена 100р)
Задача Г16
Рассчитать поверхность и длину погружного змеевикового теплообменника для нагревания G кг/ч Ж от 20°С до t2k. Нагревание осуществляется 100% глицерином, который охлаждается от t1н до t1k. Диаметр трубы dxб, диаметр змеевика D. Коэффициент теплоотдачи от глицерина к стенке α1 . Движение теплоносителей принять прямоточным. Материал труб – углеродистая сталь. Потери теплоты в окружающую среду составляет 5% от теплоты, поступающей с глицерином. Определить расход глицерина. Исходные данные Ж – КОН 20%, G = 240кг/ч; t2k =75 °С, t1Н =125 °С, t1k =64 °С, dxб = 25х2; D=300мм; α1 = 340Вт(м2К)
Скачать решение задачи Г16 (цена 100р)
адача Г17
Подобрать кожухотрубный теплообменник с U-образными трубками для охлаждения G кг/ч жидкости Ж от t1н до t1к холодильным рассолом, который нагревается от t2н до t2к. Общее число труб в теплообменнике n0. Диаметр труб dнхб, материал труб - углеродистая сталь. Жидкость Ж движется по трубам. Коэффициент теплопередачи от стенки к рассолу . Потери холода в окружающую среду составляют 7 % от теплоты, идущей на охлаждение жидкости (табл.4).
Исходные данные Ж – NaOH 30%; G = 74000кг/ч, t1н = 60 °С; t1k = 30 °С; t2н =-10 °С; t2k=10°С; n0=90, dнхδ = 25х2, α1 = 1120Вт/(м2•К)
Скачать решение задачи Г17 (цена 100р)
Задача Г18
Метиловый спирт (100%) нагревается в трубном пространстве одноходового кожухотрубчатого теплообменника от 15 до 40°С. Противоток в межтрубном пространстве течет вода, которая охлаждается от 90 до 55°С. Теплообменник состоит из 111 стальных труб диаметром 25х2 мм. Скорость метилового спирта в трубах 0,75 м/с. Определить необходимую поверхность теплопередачи теплообменника и длину трубчатки, если принять коэффициент теплоотдачи от воды к стенке 840 Вт/(м2•К), суммарную тепловую проводимость обоих загрязнений стенки 1700 Вт/м. Средняя температура поверхности загрязнения, соприкасающийся со спиртом 38°С.
Скачать решение задачи Г18 (цена 100р)
Задача Г19
Определить коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара бензола к наружной поверхности пучка вертикальных труб при атмосферном давлении. Температура стенки трубы 75°С. Высота труб в конденсаторе 4 м.
Скачать решение задачи Г19 (цена 100р)
Задача Г20
Определить средний коэффициент теплоотдачи ( ) и плотность теплового потока (q Вт/м2) при естественной конвекции от вертикальной плиты высотой l с температурой поверхности tc=110°C, к жидкости tж=20°C для следующих вариантов
№ вар l, м Жидкость Вт/(м2•°С) q Вт/м2
1 4 Вода
2 4 Воздух
3 3 Воздух
Для вариантов 2, 3 учесть теплообмен излучением. Плита стальная окисленная шероховатая. Результаты расчета занести в таблицу. На основании полученных результатов сделать выводы.
Скачать решение задачи Г20 (цена 100р)
Задача Г-21
Для охлаждения трансформатора по трубе с внутренним диаметром d=30мм подается трансформаторное масло с tw = 10°C. Рассчитать коэффициент теплоотдачи и расход масла (G кг/с) а) при ламинарном режиме течения масла; б) при турбулентном режиме. Температуру внутренней поверхности трубы принять 20°С.
Скачать решение задачи Г21 (цена 100р)
Задача Г-22
Рассчитать теплопередачу (Q, Вт/м) от поперечного потока дымовых газов, омывающих наружную поверхность трубы, к кипящей воде, движущейся внутри трубы, а также температуры внутренней (tc1) и наружной (tc2) поверхностей трубы.
Труба: поверхность стальная окисленная шероховатая, d2/d1 = 40/36, λ = 50Вт/(м•°С). Кипящая вода Р = 10 бар, w2 = 0,5м/с; Поток дымовых газов tw2 = 1000°C, w2 = 10м/с, степень черноты принять предельной. Учесть теплообмен излучением поверхности с дымовыми газами.
Скачать решение задачи Г22 (цена 100р)
Задача Г23
В теплообменнике типа «труба в требе» по кольцу проходит со скоростью 0,7м/с вода, которая нагревается насыщенным водяным паром. Определить коэффициент теплоотдачи со стороны воды, если средняя температура стенки, соприкасающейся с водой 90°С, а средняя температура воды 50°С. Определить также массовый расход греющегося пара (Рабс = 5ат.). Диаметры труб: 95х2,5мм; 50х2,5мм. длинна труб (поверхности теплоотдачи) 5м.
Скачать решение задачи Г23 (цена 100р)
Задача Г24
Найти расход водяного пара со степенью сухости 0,95 и температурой 110°С для нагрева V м3/ч воздуха от -30°С до 20°С. Определить средний температурный напор. Теплота конденсации пара 2234 кДж/кг. Теплоемкость воздуха 1000 Дж/(кг*К).
Скачать решение задачи Г24 (цена 100р)
Задача Г25
В кожухотрубчатом конденсаторе с поверхностью теплопередачи 35м2 конденсируются пары бензола при t = 80,2°С, вода нагревается от 35 до t°С. Найти расход воды при коэффициенте теплопередачи 600 Вт/м2*К. Теплота конденсации паров бензола 395 Дж/кг. Теплоемкость воды 4190 Дж/(кг*К).
Скачать решение задачи Г25 (цена 100р)
Задача Г26
Какого порядка будет величина коэффициент теплопередачи, если воздух атмосферного давления, просасываемый по трубам теплообменного аппарата вентилятором, нагревается горячим паровым конденсатом, проходящим по межтрубному пространству в условиях свободного движения.
Скачать решение задачи Г26 (цена 100р)
Задача Г27
Вертикальная стенка выпарного аппарата покрыта слоем изоляции (λ = 0,12 Вт/(м*град)) толщиной 45 мм. Температура кипящего раствора 120°C, температура воздуха вода помещении 20°C. Определить потерю тепла излучением и конвекцией с 1 м2 вода час, принимая температуру поверхности стенки, соприкасающейся с кипящим раствором, равной температуре последнего.
Скачать решение задачи Г27 (цена 100р)
Задача Г28
Как изменится коэффициент теплопередачи, если изменить стальные трубы O 38х2,5 мм на медные такого же размера в выпарном аппарате, в котором αкип.раств = 2320 Вт/(м2*град), гр.п = 11600 Вт/(м2*град). Загрязнений поверхности не учитывать.
Скачать решение задачи Г28 (цена 100р)
Задача Г29
Выбрать теплообменник для подогрева исходной смеси воды с уксусной кислотой перед подачей ее в ректификационную колонну. Подогрев осуществляется водяным паром, имеющим избыточное давление рати. Расход исходной смеси m кг/час, концентрация уксусной кислоты в ней С. Начальная температура смеси 37 С, конечная температура tк. Свойства смеси и водяного пара определить из справочных пособий [1] с использованием линейного интерполирования.
Исходные данные для расчёта: C = 12%, р = 1,7 ати, tк = 90 С, m•10-3 = 13 кг/ч
Скачать решение задачи Г29 (цена 100р)
Задача Г30
Паропровод диаметром 150/165 мм, выполненный из углеродистой стали с коэффициентом теплопроводности λст = 50 Вт/(м*К), покрыт слоем асбестовой изоляции толщиной биз = 45 мм, λиз = 0,12 Вт/)м*К). Температура внутренней поверхности паропровода t1 = 250C, температура внешней поверхности теплоизоляции t3 = 52 °C. Определить потерю теплоты погонным метром теплоизолированного паропровода и слоя теплоизоляции. Показать примерный график изменения температуры по толщине рассматриваемой 2-слойной цилиндрической стенки. Ответить на вопросы: 1. Что собою представляет коэффициент теплопроводности, и какие факторы влияют на его величину, единица измерения в системе «СИ»? 2. В каких пределах находятся коэффициенты теплопроводности строительных материалов? 3. Какие значения коэффициента теплопроводности имеют теплоизоляционные материалы?
Скачать решение задачи Г30 (цена 100р)
Задача Г31
По стальной трубе, внутренний и внешний диаметры которого соответственно d1 = 170мм и d2 = 182мм, а теплопроводность λ = 50 Вт/(м*К), течёт газ со средней температурой t1 = 1200 °C; коэффициент теплоотдачи от газа к стенке α1 = 36 Вт/(м2*К). Снаружи труба охлаждается водой со средней температурой t2 = 150 °C; коэффициент теплоотдачи от стенки к воде α2 = 5600 Вт/(м2*К). Определить коэффициент теплопередачи К от газа к воде, тепловой поток на 1 м длины трубы ql и температуры поверхностей трубы. Определить также температуру внешней поверхности трубы и ql, если она покрыта слоем накипи толщиной б = 2 мм, теплопроводность которой λ = 0,5 Вт/м*К) при λ2 = const.
Ответить на вопросы: 1. Что собой представляет коэффициент теплопередачи К? От чего он зависит? 2. При каких значениях цилиндрическую стенку для расчётов без большой погрешности можно заменить плоской стенкой?
Скачать решение задачи Г31 (цена 100р)
Задача Г32
Определить потерю теплоты одним погонным метром стального паропровода с наружным диаметром 100 мм в результате лучистого теплообмена. Паропровод расположен в кирпичном канале, имеющем поперечное сечение 300х300 мм. Температура наружной поверхности паропровода t1 = 400 °C и внутренней поверхности стенок канала t2 = 27 C. Степень черноты окисленной стали eCT = 0,8; красного кирпича eK = 0,93. Ответить на вопросы: 1. Что называется степенью черноты тела? 2. Чему равен коэффициент излучения абсолютно чёрного тела? 3. Как определяется коэффициент излучения серого тела?
Скачать решение задачи Г32 (цена 100р)
Задача Г33
Вертикальный участок паропровода диаметром 150 мм и длиной 5 м охлаждается воздухом в условиях свободной конвекции. Температура наружной поверхности паропровода tCT = 450 C, температура воздуха t1 = 40 C.
Определить коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности паропровода к воздуху и величину теплового потока на расчётном участке. Показать примерный график изменения коэффициента теплоотдачи по высоте трубы. Ответить на вопросы: 1. Что называется коэффициентом теплоотдачи? 2. Какие факторы влияют на величину коэффициента теплоотдачи?
Скачать решение задачи Г33 (цена 100р)
Задача Г34
Определить коэффициент теплоотдачи при поперечном омывании потоком дымовых газов, имеющих температуру tГ = 80°C, трубы диаметром 100 мм. Скорость движения потока газов w = 5,5м/с, угол атаки 30 град. Ответить на вопросы:
1. Как влияют на коэффициент теплоотдачи величина скорости потока, угол атаки потока газов, а также диаметр трубы?
Скачать решение задачи Г34 (цена 100р)
Задача Г35
Определить поверхность нагрева рекуперативного теплообменника (ТО), в котором происходит нагрев воздуха дымовыми газами, при прямоточной и противоточной схемах включения теплоносителей. Температуру воздуха, поступающего в ТО, принять t’2 = 30 С. Количество подогреваемого воздуха V = 7000 нм3/ч; коэффициент теплопередачи от дымовых газов к воздуху К = 18 Вт/(м2*К). Температура воздуха на выходе из ТО - t’’2 = 270°С. Tемпература дымовых газов на входе в ТО – t’1 = 450°С; температура дымовых газов на выходе из ТО - t’’1 = 300°С.Показать графики изменения температур теплообменивающихся сред по длине ТО при прямоточном и противоточном движениях потоков.
Ответить на вопросы: 1. Какая схема включения теплоносителей в теплообменном аппарате эффективнее прямоточная или противоточная? Почему? 2. Как выглядит уравнение теплового баланса теплоносителей? 3. Чем отличаются теплопередача от теплоотдачи? 4. При а1 >> а2 какой из коэффициентов теплоотдачи следует увеличить для увеличения коэффициента теплопередачи?
Скачать решение задачи Г35 (цена 100р)
Задача Г36
По трубе внутренним диаметром передается жидкость с температурой tm=60°C и скоростью w. Температура внутренней поверхности трубы tc=30°C. Рассчитать коэффициент теплоотдачи и тепловой поток, отнесенный к 1 м длины трубы, для следующих вариантов. Результаты расчетов занести в таблицу. На основании полученных результатов сделать выводы о том, какие факторы влияют на коэффициент теплоотдачи.
Скачать решение задачи Г36 (цена 100р)
Задача Г37
В трубном пространстве одноходового теплообменника нагревается азот от 21°С до 95°С. Расход азота 890 м3/час (в расчете на нормальные условия), среднее давление азота 900 мм.рт.ст. В межтрубное пространство подается сухой насыщенный водяной пар, абсолютное давление которого 1,4 кгс/см2. Диаметр труб теплообменника 25х2 мм, общее число труб 37. Определить поверхность теплопередачи и расход греющего пара. Считать, что коэффициент теплопередачи равен коэффициенту теплоотдачи для азота. Как измениться конечная температура азота, если длину труб теплообменника увеличить в 1,5 раза?
Скачать решение задачи Г37 (цена 100р)