Задачи › Количество теплоты, уравнение теплового баланса

Теплообменник

  1. Теплообменник

    Эстонская 2015/16, заключительный этап, 9-11 кл. · №25996

    В противоточном теплообменнике поступающая нефть охлаждается от температуры \(T_{\text{н}}=90\,^\circ\mathrm{C}\) до температуры \(T_0=20\,^\circ\mathrm{C}\). Охлаждающая вода движется в теплообменнике навстречу нефти и входит в теплообменник с температурой \(T_{\text{в}}=10\,^\circ\mathrm{C}\). Вода движется со скоростью \(v_{\text{в}}=6\) м\(^3\)/мин, а нефть — со скоростью \(v_{\text{н}}=15\) м\(^3\)/мин. Найдите, с какой температурой вода выходит из теплообменника. Удельная теплоёмкость воды \(c_{\text{в}}=4200\ \text{Дж/(кг}\cdot{}^\circ\text{C)}\), удельная теплоёмкость нефти \(c_{\text{н}}=1800\ \text{Дж/(кг}\cdot{}^\circ\text{C)}\). Плотность воды \(\rho_{\text{в}}=1000\) кг/м\(^3\), плотность нефти \(\rho_{\text{н}}=850\) кг/м\(^3\). (6 б.)

    ▶ПодсказкаСкрыть: подсказка
    Подсказка

    Всё тепло, отданное остывающей нефтью, получает вода; запишите это как равенство количеств теплоты за одно и то же время, выразив массы через объёмные расходы и плотности.

    ▶ОтветСкрыть: ответ
    Ответ

    \(T=74\,^\circ\mathrm{C}\).

    ▶РешениеСкрыть: решение
    Решение

    Теплота, выделившаяся при охлаждении нефти, идёт на нагревание воды: \(Q_{\text{нефти}}=Q_{\text{воды}}\), \[m_{\text{н}}c_{\text{н}}\Delta t_{\text{н}}=m_{\text{в}}c_{\text{в}}\Delta t_{\text{в}} \ \Rightarrow\ \rho_{\text{н}}V_{\text{н}}c_{\text{н}}\Delta t_{\text{н}}=\rho_{\text{в}}V_{\text{в}}c_{\text{в}}\Delta t_{\text{в}} \ \Rightarrow\ \Delta t_{\text{в}}=\frac{\rho_{\text{н}}V_{\text{н}}c_{\text{н}}\Delta t_{\text{н}}}{\rho_{\text{в}}V_{\text{в}}c_{\text{в}}}\approx 64\,^\circ\mathrm{C}.\]

    Следовательно, вода выходит из теплообменника с температурой \(T=64\,^\circ\mathrm{C}+10\,^\circ\mathrm{C}=74\,^\circ\mathrm{C}\).

    Прочитали решение — спросите себя, как можно было до этого додуматься. А через день-два решите задачу заново, не подглядывая.

    Вся олимпиада на сайте

Похожие задачи