ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات

ورقة عمل مجانية قابلة للطباعة في المبادلات الحرارية (LMTD): 6 مسألة من السهل إلى مستوى الامتحان، مع مفتاح الإجابات. اطبعها أو احفظها بصيغة PDF.

للمعلمين: يمكن طباعتها ونسخها واستخدامها في الصف مجانًا. كل ورقة عمل جديدة لها قيم جديدة ومفتاح إجابات خاص بها. نقدّر إضافة رابط إلى ExamProblems في صفحة مقررك.

الاسم: ____________________   التاريخ: ____________

1.سهلة
الطولT105 °C65 °C90 °C30 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

مبادل حراري متعاكس الجريان مساحة انتقال الحرارة فيه 4 m² ومعامل انتقال الحرارة الكلي 500 W/(m²·K). يبرد المائع الساخن من 105 إلى 65 °C ويسخن المائع البارد من 30 إلى 90 °C. أوجد معدّل انتقال الحرارة Q̇.

A = 4 m²U = 500 W/(m²·K)Th: 105 → 65 °CTc: 30 → 90 °C
Q̇ = kW
2.سهلة
الطولT95 °C70 °C80 °C30 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

في مبادل حراري متعاكس الجريان يبرد المائع الساخن من 95 إلى 70 °C بينما يسخن المائع البارد من 30 إلى 80 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.

Th: 95 → 70 °CTc: 30 → 80 °C
ΔTlm = K
3.متوسطة
الطولT170 °C130 °C20 °C65 °CΔT₁ΔT₂جريان متوازٍ

ينقل مبادل حراري متوازي الجريان 490 kW. يبرد المائع الساخن من 170 إلى 130 °C ويسخن المائع البارد من 20 إلى 65 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 1500 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

Q̇ = 490 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 170 → 130 °CTc: 20 → 65 °C
A = m²
4.متوسطة
الطولT100 °C30 °C60 °CΔT₁ΔT₂بخار يتكاثف

في مكثّف، يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 100 °C على السطح الخارجي للأنابيب. يجري ماء التبريد (3 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) داخل الأنابيب ويسخن من 30 إلى 60 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 1500 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

Ts = 100 °Cṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 60 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
5.صعبة
الطولT115 °C??25 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

في مبادل حراري متعاكس الجريان للتيارين معدّل السعة الحرارية نفسه، ṁ·cp = 2 kW/K. يدخل التيار الساخن عند 115 °C والتيار البارد عند 25 °C. للمبادل A = 2 m² و U = 500 W/(m²·K). أوجد درجة حرارة الساخن الخارج Th,out.

Ch = Cc = 2 kW/KTh,in = 115 °CTc,in = 25 °CA = 2 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.صعبة
الطولT115 °C85 °C15,98 °C10 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

يبرد زيت ساخن (1 kg/s، cp = 2,5 kJ/(kg·K)) من 115 إلى 85 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 3 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 10 °C. مع U = 300 W/(m²·K)، أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 115 → 85 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

مفتاح الإجابات

  1. 1. Q̇ = 47,21 kW
  2. 2. ΔTlm = 25,49 K
  3. 3. A = 3,214 m²
  4. 4. A = 4,678 m²
  5. 5. Th,out = 85 °C
  6. 6. A = 2,892 m²

حلول كاملة خطوة بخطوة: تدرّب على هذا الموضوع في examproblems.com.