Теплообменники. Контрольная I. варианты 1-24
Российский химико-технологический университет
им. Д. И. Менделеева.
Кафедра процессов и аппаратов химической технологии.
Вариант 1
Насыщенный пар толуола в количестве 2000 кг/ч конденсируется при давлении 760 мм. рт. ст. в кожухотрубном вертикальном конденсаторе. Жидкий толуол не переохлаждается. Тепло конденсации отводится водой, нагревающейся от 20 до 40°С. Вода движется в стальных трубах (марка стали Ст.3) диаметром 33х3 мм со скоростью 0,35 м/с. Коэффициент теплопередачи от пара к воде составляет 640 Вт/(м2•К). Потерей тепла в окружающую среду и термическими сопротивлениями загрязнений пренебречь. Определить: 1) поверхность теплопередачи в аппарате; 2) расход охлаждающей воды; 3) коэффициенты теплоотдачи; 4) составить схему аппарата.
Скачать решение задачи РХТУ вариант 1 (цена 120р)
Вариант 2
На наружной поверхности змеевика, изготовленного из стальной (марка стали Ст.3) трубы диаметром 28х2 мм и длиной 5 м, конденсируется при давлении 760 мм рт. ст. насыщенный пар изопропилового спирта. Диаметр витка змеевика составляет 0,3 м. В трубе змеевика протекает метанол, температура которого увеличивается от 12 до 29°С. Коэффициент теплопередачи от конденсирующегося пара к метанолу равен 600 Вт/(м2•К). Потерями тепла и термическими сопротивлениями загрязнений пренебречь. Определить: 1) количество конденсирующегося изопропанола и охлаждающего метанола; 2) коэффициенты теплоотдачи; 3) составить схему аппарата.
Скачать решение задачи РХТУ вариант 2 (цена 120р)
Вариант 3
На наружной поверхности змеевика, изготовленного из стальной (марка стали Ст.3) трубы диаметром 26х3 мм, конденсируется при давлении 760 мм рт. ст. 60 кг/ч насыщенного пара изопропилового спирта. Диаметр витка змеевика составляет 0,23 м. Отвод тепла осуществляется водой, нагревающейся от 10 до 22°С. Коэффициент теплоотдачи со стороны пара составляет 980 Вт/(м2•К). Термическим сопротивлением загрязнений стенок пренебречь. Определить: 1) длину трубы, из которой изготовлен змеевик; 2) составить схему аппарата.
Скачать решение задачи РХТУ вариант 3 (цена 120р)
Вариант 4
В стальном змеевике (марка стали Ст.3) подогревается четырёххлористый углерод от 20°С до температуры кипения при атмосферном давлении. Диаметр трубы змеевика 56?3 мм, а диаметр витка змеевика 500 мм. Нагрев осуществляется конденсирующимся на внешней поверхности трубы насыщенным водяным паром. Давление пара 1,6 ата, его расход 16,5 кг/ч. Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке равен 12900 Вт/(м2•К). Потери тепла и термические сопротивления загрязнений можно не учитывать. Определить: 1) количество нагреваемой жидкости (кг/ч); 2) поверхность теплопередачи змеевика; 3) составить схему аппарата.
Скачать решение задачи РХТУ вариант 4 (цена 120р)
Вариант 5.
По кольцевому зазору двухтрубного холодильника протекает 30%-ный раствор НCl со скоростью 1,2 м/с, охлаждаясь от 52 до 29°С. Охлаждающая вода движется противотоком, нагреваясь от 13 до 29°С. Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде равен 5830 Вт/(м2•К). Холодильник изготовлен из стальных (Х18Н10Т) незагрязнённых труб диаметром 62х3 мм и 36х3 мм. Потери тепла можно не учитывать. Определить: 1) расход кислоты (кг/ч) и охлаждающей воды (м3/ч); 2) поверхность теплопередачи; 3) составить схему аппарата.
Вариант 6
По внутренней трубе противоточного двухтрубного теплообменника длиной 4 м, состоящего из стальных (Х18Н10Т) труб диаметром 52х2 мм и 33х2,5 мм, протекает вода, нагреваясь от 24 до 32°С. По внешней – уксусная кислота, охлаждаясь от 91 до 83°С. Расход уксусной кислоты 4,82 т/ч. Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде равен 4880 Вт/(м2•К). Потерями тепла и загрязнениями можно пренебречь. Определить: 1) расход охлаждающей воды (м3/ч); 2) запас поверхности в теплообменнике (%); 3) составить схему аппарата.
Вариант 7
В трубе змеевика охлаждается 750 кг/ч 100%-ной уксусной кислоты от температуры её конденсации при 760 мм рт. ст до 36°С. Поверхность теплопередачи змеевика 5 м2, диаметр стальной (Х18Н10Т) трубы змеевика 52х3 мм, диаметр витка 450 мм. Охлаждение производится водой, которая нагревается от 15 до 27°С. Потери тепла и загрязнения стенок можно не учитывать. Определить: 1) коэффициенты теплоотдачи, предварительно найдя коэффициент теплопередачи; 2) расход охлаждающей воды (кг/ч); 3) составить схему аппарата.
Вариант 8
В двухтрубном холодильнике по кольцевому зазору между стальными (Ст.3) трубами диаметром 59х3,5 мм и 28х2,5 мм протекает изопропиловый спирт со скоростью 0,76 м/с. Температура спирта на входе в аппарат 81°С, на выходе 29°С. Охлаждающая вода движущаяся противотоком изменяет свою температуру от 15 до 23°С. Коэффициент теплоотдачи от поверхности стенки к воде равен 6340 Вт/(м2•К). Потерями тепла и термическими сопротивлениями загрязнений пренебречь. Определить: 1) расход охлаждаемого спирта (кг/ч) и воды (м3/ч); 2) поверхность теплопередачи; 3) составить схему аппарата.
Скачать решение задачи РХТУ вариант 8 (цена 120р)
Вариант 9
В стальном (Ст.3) двухтрубном теплообменнике по внутренней трубе диаметром 33х3 мм протекает хлорбензол со скоростью 0,8 м/с. Температура хлорбензола на входе в аппарат 24°С, на выходе 68°С. По зазору кольцевого сечения противотоком протекает горячая вода с температурой на входе 90°С, на выходе 46°С. Коэффициент теплоотдачи от воды к поверхности внутренней трубы равен 1870 Вт/(м2•К). Потерей тепла в окружающее пространство и термическими сопротивлениями загрязнений пренебречь. Определить: 1) расход нагреваемой жидкости (кг/ч) и греющей воды (м3/ч); 2) поверхность теплопередачи; 3) составить схему аппарата.
Скачать решение задачи РХТУ вариант 9 (цена 120р)
Вариант 10
В змеевиковом подогревателе по стальной (марка стали Х18Н10Т) трубе диаметром 33х3 мм течёт хлороформ со скоростью 0,6 м/с, нагреваясь от 18 до 86°С. С внешней стороны змеевик обогревается насыщенным водяным паром под давлением 3 ата. Коэффициент теплоотдачи от пара к трубе змеевика равен 9300 Вт/(м2•К). Диаметр витков змеевика 270 мм. Потерями тепла и загрязнениями стенок можно пренебречь. Определить: 1) количество нагреваемой жидкости и расход пара (кг/ч); 2) поверхность теплопередачи; 3) составить схему аппарата.
Скачать решение задачи РХТУ вариант 10 (цена 150р)
Вариант 11
В кольцевом зазоре двухтрубного теплообменника, состоящего из стальных труб (марка стали Х18Н10Т) диаметром 57х3,5 мм и 25х2 мм, охлаждается 1350 кг/ч ацетона от 56 до 44°С. Охлаждающая вода движется противотоком и нагревается от 22 до 28°С. Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к воде составляет 4950 Вт/(м2•К). Термическими сопротивлениями загрязнений и потерями тепла пренебречь. Определить: 1) расход охлаждающей воды (м3/ч); 2) длину трубы теплообменника; 3) составить схему аппарата.
Скачать решение задачи РХТУ вариант 11 (цена 150р)
Вариант 12
В вертикальном кожухотрубном конденсаторе на внешней поверхность стальных (Ст.3) труб диаметром 33х3 мм конденсируется насыщенный водяной пар при давлении 1,5 ата. Конденсат удаляется при температуре конденсации. Коэффициент теплоотдачи от пара к трубам составляет 9300 Вт/(м2•К). По трубам протекает охлаждающая вода со скоростью 0,4 м/с. Число труб в конденсаторе 19. Температура воды на входе 15°С, на выходе 45°С. Потерями тепла пренебречь. Определить: 1) расход охлаждающей воды (м3/ч) и греющего пара (кг/ч); 2) поверхность теплопередачи; 3) составить схему аппарата.
Скачать решение задачи РХТУ вариант 12 (цена 150р)
Вариант 13
В межтрубном пространстве кожухотрубного теплообменника конденсируется при 760 мм рт. ст. 1730 кг/ч насыщенного пара этанола. Теплообменник выполнен из стальных труб диаметром 26х3 мм, число которых 61. Охлаждающая вода нагревается от 25 до 35°С. Коэффициент теплоотдачи от пара к поверхности стенок труб 1390 Вт/(м2•К). Стенки труб считать незагрязнёнными, потерями тепла пренебречь. Определить: 1) расход охлаждающей воды; 2) высоту труб аппарата; 3) составить схему аппарата.
Скачать решение задачи РХТУ вариант 13 (цена 150р)
Вариант 14
В вертикальном кожухотрубом теплообменнике при давлении 760 мм рт. ст. конденсируется 2140 кг/ч насыщенного пара этанола. Теплообменник выполнен из стали (Ст.3), содержит 127 стальных труб диаметром 29х3 мм. Охлаждающая вода подаётся с начальной температурой 25°С и проходит по трубам со скоростью 0,45 м/с. Коэффициент теплоотдачи со стороны пара 1630 Вт/(м2•К). Потерями тепла пренебречь, стенки труб считать незагрязнёнными. Определить: 1) высоту труб аппарата; 2) составить схему аппарата. (есть решение подробнее
Скачать решение задачи РХТУ вариант 14 (цена 150р)
Вариант 15
В вертикальном кожухотрубном теплообменнике со стальными (Ст.3) трубами диаметром 42х2 мм и длиной 1 м протекает водяной раствор, нагреваясь от 20 до 80°С. Коэффициент теплоотдачи от внутренних стенок труб к раствору равен 930 Вт/(м2•К). Число труб в аппарате равно 20. Обогрев ведётся насыщенным водяным паром с давлением 3 ати. Температуру наружных стенок труб (со стороны пара) принять равной 135°С, проверив впоследствии справедливость этого допущения. Термическими сопротивлениями загрязнений поверхности пренебречь. Определить: 1) расход греющего пара; 2) составить схему аппарата. (цена 150р)
Вариант 16
В горизонтальном кожухотрубном теплообменнике в межтрубном пространстве охлаждается жидкость от 95 до 35°С. Теплоёмкость жидкости 2,92 кДж/(кг•К). Коэффициент теплоотдачи от этой жидкости к трубам равен 585 Вт/(м2•К). По стальным (Ст.3) трубам теплообменника (диаметр труб 27х2,5 мм) протекает охлаждающая вода, температура которой увеличивается от 15 до 45°С. Скорость воды в трубах 0,4 м/с. Число труб 19. Потерями тепла в окружающую среду пренебречь. Термические сопротивления загрязнений стенок не учитывать. Определить: 1) количество охлаждаемой жидкости (кг/ч); 2) поверхность теплопередачи теплообменника; 3) составить схему аппарата.
Вариант 17
В двухтрубном холодильнике по внутренней стальной (Ст.3) трубе диаметром 27х2,5 мм протекает жидкость со скоростью 1 м/с. Температура жидкости на входе 80°С, на выходе 30°С. Теплоёмкость жидкости 2,94 кДж/(кг•К), плотность 800 кг/м3, теплопроводность 0,41 Вт/(м2•К), вязкость 0,4 сПз. По зазору кольцевого сечения протекает охлаждающая вода, нагреваясь от 15 до 50°С. Коэффициент теплоотдачи от внутренней трубы к охлаждающей воде 935 Вт/(м2•К). Стенки трубы считать незагрязнёнными, потерями тепла пренебречь. Определить: 1) расходы охлаждаемой и охлаждающей жидкостей; 2) поверхность теплопередачи; 3) составить схему аппарата.
Скачать решение задачи РХТУ вариант 17 (цена 150р)
Вариант 18
В вертикальном кожухотрубном теплообменнике, имеющем 19 труб диаметром 18х2 мм и высотой 1,2 м, при давлении 760 мм рт. ст. конденсируется насыщенный пар этанола. Охлаждающая вода нагревается от 15 до 35°С. Коэффициент теплопередачи 700 Вт/(м2•К). Определить: 1) достаточна ли поверхность теплопередачи для конденсации 350 кг/ч пара этанола (потери тепла не учитывать); 2) какое количество пара этанола (кг/ч) сконденсируется в аппарате, если на поверхности труб образуется слой накипи толщиной 0,5 мм; 3) составить схему аппарата.
Вариант 19
В стальном (марка стали Ст.3) двухтрубном теплообменнике по внутренней трубе диаметром 33х3 мм протекает жидкость со скоростью 0,8 м/с. Температура жидкости на входе 20°С, на выходе 60°С. Плотность жидкости 700 кг/м3, теплоёмкость 2,1 кДж/(кг•К), вязкость 0,45 сПз, теплопроводность 0,41 Вт/(м•К). По зазору кольцевого сечения протекает горячая вода с температурой на входе 90°С, на выходе 50°С. Коэффициент теплоотдачи от воды к внутренней трубе 875 Вт/(м2•К). Потерями тепла пренебречь. Термические загрязнения стенок не учитывать. Определить: 1) расходы теплоносителей; 2) поверхность теплопередачи; 3) составить схему аппарата.
Вариант 20
В змеевиковом подогревателе по стальной трубе (марка стали Ст.3) диаметром 36х3 мм протекает жидкость со скоростью 0,6 м/с. Температура жидкости на входе 15°С, на выходе 85°С. Плотность жидкости 800 кг/м3, теплоёмкость 2,1 кДж/(кг•К), вязкость 0,4 сПз, теплопроводность 0,35 Вт/(м•К). С внешней стороны трубы змеевика обогревается насыщенным водяным паром с давлением 2 ати. Конденсат пара удаляется при температуре насыщения. Коэффициент теплоотдачи от пара к трубе змеевика 9300 Вт/(м2•К). Диаметр витка змеевика 2700 мм. Термическими сопротивлениями загрязнений стенок и тепловыми потерями пренебречь. Определить: 1) количество нагреваемой жидкости; 2) расход пара; 3) поверхность теплопередачи аппарата; 4) составить схему аппарата.
Вариант 21
В горизонтальном кожухотрубном теплообменнике в межтрубном пространстве охлаждается жидкость от 95°С до 35°С. Теплоёмкость жидкости 2,92 кДж/(кг•К). Коэффициент теплоотдачи от этой жидкости к трубам 585 Вт/(м2•К). По стальным (марка стали Ст.3) трубам диаметром 27х2,5 мм протекает охлаждающая вода, температура которой увеличивается от 15°С до 45°С. Скорость воды в трубах 0,4 м/с. Число труб 19. Потерями тепла в окружающую среду пренебречь. Термические загрязнения стенок не учитывать. Определить: 1) количество охлаждаемой жидкости; 2) поверхность теплопередачи теплообменника; 3) составить схему аппарата.
Вариант 22
По внутренней трубе диаметром 36х3 мм стального (марка стали Ст.3) двухтрубного подогревателя протекает жидкость со скоростью 1 м/с. Начальная температура жидкости 25°С, конечная 85°С. Плотность жидкости 850 кг/м3, вязкость 0,4 сПз, теплоёмкость 3,14 кДж/(кг•К), теплопроводность 0,41 Вт/(м•К). В зазоре кольцевого сечения конденсируется насыщенный водяной пар с давлением 1 ати. Конденсат удаляется при температуре пара, коэффициент теплоотдачи от пара к внутренней трубе 7000 Вт/(м2•К). Потерями тепла и термическими сопротивлениями загрязнений стенок пренебречь. Определить: 1) расход греющего пара; 2) поверхность теплопередачи; 3) составить схему аппарата.
Вариант 23
Жидкий толуол в количестве 866 кг/ч подогревается от 20°С до 60°С бензолом, конденсирующимся при нормальном атмосферном давлении в кольцевом пространстве двухтрубного теплообменника. Диаметр внутренней стальной (марка стали Ст.3) трубы теплообменника 44х3,5 мм. Коэффициент теплоотдачи от бензола к стенке составляет 990 Вт/(м2•К). Определить: 1) поверхность теплопередачи; 2) наружную температуру стенки внутренней трубы теплообменника; 3) составить схему аппарата.
Вариант 24
В стальном (марка стали Ст.3) двухтрубном теплообменнике во внутренней трубе диаметром 36х2 мм протекает толуол в количестве 1500 кг/ч и охлаждается от 90°С до 35°С. Между трубами движется охлаждающая вода, нагреваясь от 15°С до 40°С. Коэффициент теплоотдачи от стенки внутренней трубы к воде 580 Вт/(м2•К). Потерями тепла и термичесикми сопротивлениями загрязнений стенок пренебречь. Определить: 1) расход воды на охлаждение; 2) поверхность теплопередачи; 3) составить схему аппарата.
Скачать решение задачи РХТУ вариант 24 (цена 150р)