235

tH" 400C; tB' 300C; m

1

1

;

WH

WB

WH GH CH; WB GB CB;

3

3142

Вт

;

WH 0,833 3,7710

К

WВ 6,0 4,19103 25130

Вт

;

К

m

1

1

3,5810

4

К

3142

25130

Вт

2

F 13,8м2;

100

10

31,60C

F

100

1

2

1

'

'

F

t'F 13,8 t'

tH

tB

1 e mk 2

59,40C

H

H

mW

H

F

F 6,9м2;

100 31,6 56,20C;

2

F

1

100

4

1

'

'

F

t'F 13,8 t'

tH

tB

1 e mk

27,60C;

2

B

B

mW

B

F 20,7м2; 3F F

10

17,80C;

2

31,6

F

31,6

4

2

2

tB'F 6,9

24,90C; tH'F 20,7

48,80C; tB'F 20,7 28,90C; tH'F 27,6 400C;

- 41 -

www.mitht.ru/e-library

Контрольный вопрос:

Как изменится значение F, если вместо среднелогарифмического принять среднеарифметическую раз-

ность температур?

Ответ: F = 19,6м2 (поверхность занижена)

Задача №28

В теплообменный аппарат, работающий по схеме прямото-

ка, поступают GH 0,556	кг	жидкости с температурой tH'						900С
	с
и удельной теплоемкостью C			H	3,77	кДж	и G 3,33кг		воды с
					кг К	B	с

температурой tB' 200C. Требуется определить температуры

обоих потоков (tH" ,tB" ) на выходе из аппарата, если F=24 м2 и

К=233 мВт2 К .

Решение:

Для прямотока

"

'

tH tB'

mkF

"

'

tH' tB'

mkF

tH

tH

(1 e

);

tB

tB

(1 e

); где

mW

H

mW

H

WB GB CB 3,33 4,19103 13970ВтК ;

m 1 1

WH WB

- 42 -

www.mitht.ru/e-library

WH GH CH 0,556 3,77103 2094ВтК ;

m			1					1	5,4910		4			К
		W					W						Вт
			H					B
"									90 20							5,49 10 4		233 24			0
tH	90											(1 e								) 31,9		C
									4
					5,4910					2094
"									90 20								5,49 10 4		233 24			0
tH	20													(1 e							) 28,7		C
									4
						5,4910				13970

Контрольный вопрос:

Удовлетворяют ли рассчитанные температуры уравнениям

0,556 3,77 (90-31,9)=3,333 4,19 (28,7-20)=K F ср.

Задача №29

Для конденсации водяного пара с температурой насыщения

	t		600С	в поверхностный конденсатор подается	G	1,667	кг
		П					с
					B

воды с начальной температурой t1 100C. Требуется определить

часовое количество передаваемого тепла и конечную темпера-

туру охлаждаемой воды t2, если поверхность теплообмена F=30

м2 и коэффициент теплопередачи К=580 мВт2 К

- 43 -

www.mitht.ru/e-library

Решение:

Q kF t; t	t2 t1
	ln	t		П	t
					1
		t	П		t
					2

Q GВCB(t2 t1);

	t t									kF
										G C
kF	2 1				G C (t t ); (t		t ) (t		t ) e	B B
		tП		t1		П	2	П	1
	ln				В B 2 1
		t	П	t
				2

kF

t2 tП (tП t1) e GBCB

580 30

t2 60 (60 10) е 1,667 4190 55,90C

Q=1,667 4,19 (55,9-10)=321,2 кВт

Контрольный вопрос:

Каково количество сконденсировавшегося пара?

Ответ: 0,136кгс .

Задача №30

Решить задачу 27 применительно к противотоку обеих жид-

костей, приняв температуру входящей воды 110ºС.

Решение:

Расход охлаждающей воды:

- 44 -

www.mitht.ru/e-library

G 0,8333 3,77 (120 40) 0,667кг;
в		4,19 (110 20)						с
ср				2		20 10	14,430С;
	1					20
			1
	ln					ln10
			2

F 0,833 3,77 (120 40) 103 74,8м2 23314,43

Распределение температуры вдоль поверхности теплообмена:

F=74,8 м2, tн =40ºС, tв=20ºС.

1		1			1		1	5
m								3,97 10
	W		W		3142		2793
	н		в

WH 3142ВтК ; Wв 0,667 4,19 103 2793ВтК .

F2 56,1м2;

tH" F 56,1 tH' tH' tB' 1 e mKF21 WH e mKF

WB

	(120 20) 1 e 3,9810 5 233 56,1
120				65,480C [1,4]
	1	3142 e 3,9810 5 233 74,8
		2793

					1		WH		e mKF2
t' F 56,1 t'							W
		t'
			t'					B
							WH
B	H	H	B							mKF
						1				e
								W
								B

- 45 -

www.mitht.ru/e-library

1 3142 e 3,9810 5 233 56,1

120 (120 20) 2793 48,620C [1,4]

1 31422793 e 3,9810 5 233 74,8

F 37,4 м2	t"	86,90C;	t"	72,70C
3	H		B
F 18,7 м2	t"	104,50C;	t"	92,60C
4	H		B
F 0 м2	tH" 1200C;		t"B 1100C

Контрольный вопрос:

Как измениться величина F, если принять среднеарифмети-

ческую разность температур вместо среднелогарифмической?

Ответ: F 71,91м2

Задача №31

Решить задачу 27 (сохраняя все условия) применительно к схеме перекрестного тока, если оба перекрещивающихся потока состоят из ряда несмешивающихся струй (каждый из потоков движется по ряду параллельных каналов). Определить величину поверхности нагрева F:

Решение:

прот

ср ср t 46,5 0,97 45,10С

		прот		(t	t ) (t		t )		(120 30) (40 20)		46,50С
ср				н	в	н	в			120 30
					tн	tв			ln
					lntн tв					40 20
t f(R,P) 0,97							[2]
									- 46 -
								www.mitht.ru/e-library

R tн tн			120 40				8
	tв tв				30 20
P	(tв tв)					30 20		0,1
	t	t			120 20
	н	в

F GнCн(tн tн)

K ср

F 0,833 3,66 103 (120 40) 23,3 45,1 233

Контрольный вопрос:

Как измениться F в случае противотока?

Ответ: F=23,2 м2.

Задача №32

В теплообменный аппарат с поверхностью 2 м2 поступает

GB 0,278кгс воды с температурой tв 800С и G2 1,111кгс другой

жидкости с удельной теплоемкостью C2 2,1кДжкг К и температу-

рой t2 100С. Требуется определить конечные температуры

обеих жидкостей и количество переданного тепла при прямото-

ке, противотоке и перекрестном, если во всех случаях

К=1160 мВт2 К .

- 47 -

www.mitht.ru/e-library

Решение:

а) прямоток

		t t
t t		в	2		(1 e mKF) [1,4]
в в		mW
			в

Wв Gв Cв 0,278 4,19 103 1164ВтК

W2 G2 C2 1,111 2,1103 2333ВтК

1		1		3	К
m				1,288 10
	W		W		Вт
	в	2

tв tв tв tв (1 e mKF) mWв

80 80 10 (1 e 1,28810 311602) 35,70С 1,28810 3 1164

t2 t2 tmWв t2 (1 e mKF)

2

	10		80 10		(1 e 1,28810 311602	) 32,20С
		1,288 10 3 2333

Q Gв Cв (tв tв) G2 C2 (t2 t2)

0,278 4,19 (80 35,7) 51,56 103Вт

б) противоток

m 1 1 4,310 4

Wв W2

tв tв (tв t2W) (1 e mKF) 1 (Wв ) e mKF

2

- 48 -

www.mitht.ru/e-library

t 80			(80 10)(1 e 4,310 411602			)	25,850С			[1,4]
в			1 (1164)e 4,310 411602
				2333
t	10	1164			(80 10)(1 e 4,310 411602			)	37,00С
					1 (1164)e 4,310 411602
2		2333
				2333

Q Gв Cв (tв tв) G2 C2 (t2 t2)

0,278 4,19 (80 25,85) 63,08103Вт

в)

tв tв

перекрестный ток

t				W				KF
								W
в	1 exp			2			1 e	2
t				W
2					в

	80 t			2333			11602
	в		1 exp		1 e 2333
	80 10			2164

tв 29,80С

Q Gв Cв (tв tв) 0,278 1000 4,19 (80 29,8) 58,5 103Вт

	t t	Q		35,10С.
		Q C
	2 2
		2	2

Задача №33

	Задача охлаждения	G 0,556	кг		воды от t	100ºC до
			с
		B			В

- 49 -

www.mitht.ru/e-library

кг

tВ 80ºC в теплообменник подается G2 0,278 с холодной воды с

температурой t2 20ºC. Определить потребную поверхность те-

плообмена при прямотоке (Fl, м2), противотоке (F2, м2 ), перекре-

стном токе (F3, м2 ), если во всех случаях К=1160 мВт2 К

Решение:

"

G C

t'

t'

'

2002 4,19 100 80

0

t

B B

B

B

t

C;

20 60

G2

C2

B

10014,19

2

а) Прямоток:

t'

t'

t"

t"

100 20 80 60

0

B

2

B

2

ср

43,3 C;

[1,4]

ln

tB'

t2'

ln

80

t"

t"

20

B

2

'

t

"

Q G C t

B

0,556

100 80 4,19 46,4кВт

B

B

B

Q

3

F

46,610

0,926м2

К

ср

1

1160 43,3

б) Противоток:

tB'

t2" tB" t2'

100 60 80 20

ср

49,30C;

[1,4]

ln

tB'

t2"

ln

40

60

t"

t'

B

2

Q

3

F

46,610

0,815м2

K

2

ср

1160 49,3

б) Перекрёстный ток:

- 50 -

www.mitht.ru/e-library