27 Теплообменные аппараты

27.91 Определить поверхность нагрева водяного экономайзера, в котором теплоносители движутся по противоточной схеме, если заданы: температура газов на входе tʹ1, на выходе tʺ1. Расход газов G1. Температура питательной воды на входе в экономайзер t2 = 60ºС, расход G2. Коэффициент теплопередачи от газов к воде k = 20 Вт/(м²·К). Средние теплоемкости газов и воды принять равными: с1 = 1,05 кДж/(кг·К); с2 = 4,2 кДж/(кг·К).

Таблица – ЧИСЛОВЫЕ ДАННЫЕ к задачам контрольной работы №2

Предпоследняя цифра шифра tʹ1, ºС 1, ºС G1, кг/с G2, кг/с
2 390 190 11 5,2

Методические указания.pdf

ВУЗ: ОмГУПС


27.92 (Вариант 16) Определить поверхность паровоздушного рекуперативного теплообменника при прямоточной и противоточной схеме движения теплоносителей и расход греющего теплоносителя. Греющий теплоноситель – сухой пар с абсолютным давлением р, и на выходе из теплообменника конденсат с температурой t′′1. Начальная температура воздуха t′2, относительная влажность φ′2=80%, конечная относительная влажность φ′′2. Расход воздуха через теплообменник Gв. Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке трубы принять aп, от стенки трубы к воздуху —  aв. Теплообменник выполнен из стальных труб  с коэффициентом теплопроводности l=50 Вт/(м×К) с наружным диаметром d=50 мм и толщиной d=4 мм. Изобразить графики изменения температур теплоносителей для обоих случаев.

Данные для решения задачи выбрать из табл. 9.

Таблица 9

р, кПаt′2, ºСφ′′2, %Gв, кг/чt′′1, ºСaпaв
Вт/(м2·К)
400251162001152400450


27.93 Необходимо нагреть за час массу m кг воды от температуры t’в до t»в дымовыми газами с начальной температурой t’г. Расход дымовых газов mг теплоемкость газов срм=1,047 кДж/(кг·ºС), коэффициент теплопередачи k=163,3Вт/(м²·ºС). Определите поверхность нагрева F для прямотока.

Таблица 1 – Исходные данные

Вариант mв, кг t’в, ºС в, ºС t’г, ºС mг, кг
13 430 20 80 180 1600


27.94 Определить площадь поверхности нагрева газоводяного рекуперативного теплообменника, работающего по противоточной схеме. Греющий теплоноситель — дымовые газы с начальной температурой t′г и конечной t″г. Расход воды через теплообменник Gв, начальная температура воды t′в, конечная — t″в. Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы αг и от стенки трубы к воде αв. Теплообменник выполнен из стальных труб с наружным диаметром d=70 мм и толщиной стенки δ=2 мм. Коэффициент теплопроводности стали λ=62 Вт/(м·К). Стенку считать чистой с обеих сторон. Данные для расчетов взять из таблицы 5.

Определить также поверхности теплообмена при выполнении теплообменника по прямоточной схеме и при сохранении остальных параметров неизменными.

Для обеих схем движения теплоносителя (противоточной и прямоточной) показать без расчета графики изменения температур теплоносителей вдоль поверхности теплообмена. Указать преимущества противоточной схемы.

Таблица 5

Сумма двух последних цифр шифра 0
αг, Вт/(м²·К) αв, Вт/(м²·К) Gв, кг/ч t’в, ºС t″в, ºС t’г, ºС t″г, ºС
36 612 1505 5 112 600 400

Варианты задачи: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18.

Методические указания.pdf

ВУЗ: ИрГАУ


27.95 В водоводяном теплообменнике охлаждается пресная вода от tʹ1, ºС до tʺ1, ºС. Для ее охлаждения используется забортная вода с температурой tʹ2, ºС. Расход пресной воды G1, кг/c, забортной G2, кг/c, коэффициент теплопередачи k=800 Вт/(м²·К). Определить площадь поверхности теплообмена при прямотоке и противотоке при условии, что теплоемкость пресной воды спр=4,19 кДж/(кг·К), а забортной — сзаб=3,85 кДж/(кг·К).

Предпоследняя цифра
зачетной книжки
1, ºС 1, ºС 2, ºС G1, кг/c G2, кг/c
6 82 40 10 0,32 0,60

27.96 Определить поверхность нагрева стального рекуперативного газовоздушного теплообменника (толщина стенок δс=3 мм) при прямоточной и противоточной схемах движения теплоносителей (рис. 6.2 и 6.3), если объемный расход воздуха при нормальных условиях Vн, средний коэффициент теплоотдачи от воздуха к поверхности нагрева α1, от поверхности нагрева к воде α2=500 Вт/(м²·К), коэффициент теплопроводности материала стенки трубы (стали) λ=50 Вт/(м·К), теплоемкость топочных газов сг=1,15 кДж/(кг·К), плотность ρг=1,23 кг/м³, начальные и конечные температуры газов и воды равны соответственно t1.н, t1.к, t2.н и t2.к. Определить также расход воды G через теплообменник. Изобразить график изменения температур теплоносителей для обеих схем при различных соотношениях их условных эквивалентов. Исходные данные для расчета приведены в таблице 8.8

Указание: При решении задачи можно условно считать стенку плоской.

Таблица 8.8

Вариант 00
Vн·10-3,

м3

α1,

Вт/(м²·К)

t1.н,

ºС

t1.к,

ºС

t2.н,

ºС

t2.к,

ºС

15 70 500 250 10 90

Ответить на вопросы:

1. Какая схема движения теплоносителя выгоднее?

2. Покажите (из рассмотрения формулы), какими способами можно увеличить коэффициент теплопередачи.

3. При каких значениях d2/d1 (близких к единице или гораздо больших единицы) цилиндрическую стенку можно в расчетах заменить без больших погрешностей плоской стенкой?

Ответ:  поверхность нагрева стального рекуперативного газовоздушного теплообменника составляет при прямоточной схеме движения теплоносителей Fпрям=82 м² и противоточной схеме движения теплоносителей Fпрот=74 м² , расход воды через теплообменник G=4,411 кг/c.

Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.

Методические указания 2018 года.pdf

ВУЗ: РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева


27.97 В трубчатом пароводяном теплообменнике сухой насыщенный пар при давлении 0,4 МПа конденсируется на внешней поверхности труб. Вода, движущаяся по трубам, нагревается от 22ºС до 65ºС. Определить среднелогарифмический температурный напор в этом теплообменнике.


27.98 Определить температуру масла t»м на выходе из масляного холодильника тепловоза на основании следующих данных: площадь теплообменной поверхности холодильника F = 80 м², расход охлаждаемого масла Gм = 20 кг/c; расход охлаждающей воды Gω = 30 кг/c; температура воды на входе в холодильник tʹω; температура масла на входе в холодильник tʹм = 85 ºС; коэффициент теплопередачи k; удельная теплоемкость масла см = 2,2 кДж/(кг·К). Схема движения теплоносителей противоточная.

Таблица 2 – Числовые данные к задача контрольной работы

Предпоследняя цифра шифра t′ω, ºС k, кВт/(м²·К)
1 66 1,00

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.

Методические указания.pdf

ВУЗ: СамГУПС


27.99 Определить к.п.д. ТЭЦ брутто по выработке электроэнергии и теплоты, если удельный расход условного топлива на выработку 1 МДж электроэнергии bуЭТЭЦ = 0,108 кг/МДж  и удельный расход условного топлива на выработку 1 МДж теплоты bуQТЭЦ = 0,042 кг/МДж.

Ответ: ηЭбрТЭЦ = 0,317, ηQбрТЭЦ = 0814.

Учебник: Панкратов Г.П. Сборник задач по теплотехнике Москва 1986.pdf


27.100 Конденсационная станция израсходовала В = 660·106 кг/год каменного угля с низшей теплотой сгорания  и выработала электроэнергии Эвыр = 545·1010 кДж/год. Определить удельный расход условного топлива на выработку 1 МДж электроэнергии.

Ответ: bуКЭС = 0,102 кг/МДж.

Учебник: Панкратов Г.П. Сборник задач по теплотехнике Москва 1986.pdf