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
الطولT170 °C135 °C?10 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

زيت ساخن (1,5 kg/s، cp = 2,3 kJ/(kg·K)) يبرد من 170 إلى 135 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 1 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 10 °C. لا تُفقد حرارة إلى المحيط. أوجد درجة حرارة الماء الخارج Tc,out.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 170 → 135 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
2.سهلة
الطولT140 °C105 °C65 °C15 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

مبادل حراري متعاكس الجريان مساحة انتقال الحرارة فيه 15 m² ومعامل انتقال الحرارة الكلي 300 W/(m²·K). يبرد المائع الساخن من 140 إلى 105 °C ويسخن المائع البارد من 15 إلى 65 °C. أوجد معدّل انتقال الحرارة Q̇.

A = 15 m²U = 300 W/(m²·K)Th: 140 → 105 °CTc: 15 → 65 °C
Q̇ = kW
3.متوسطة
الطولT80 °C55 °C50 °C30 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

ينقل مبادل حراري متعاكس الجريان 110 kW. يبرد المائع الساخن من 80 إلى 55 °C ويسخن المائع البارد من 30 إلى 50 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 1000 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

Q̇ = 110 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 80 → 55 °CTc: 30 → 50 °C
A = m²
4.متوسطة
الطولT165 °C135 °C140 °C15 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

ينقل مبادل حراري متعاكس الجريان 260 kW. يبرد المائع الساخن من 165 إلى 135 °C ويسخن المائع البارد من 15 إلى 140 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 300 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

Q̇ = 260 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 165 → 135 °CTc: 15 → 140 °C
A = m²
5.صعبة
الطولT100 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂بخار يتكاثف

يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 100 °C على السطح الخارجي لأنابيب مكثّف مساحة انتقال الحرارة فيه 2 m² و U = 2000 W/(m²·K). يدخل ماء التبريد (1,5 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الأنابيب عند 25 °C. أوجد درجة حرارة الماء الخارج Tc,out.

Ts = 100 °CA = 2 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
6.صعبة
الطولT130 °C??25 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

في مبادل حراري متعاكس الجريان للتيارين معدّل السعة الحرارية نفسه، ṁ·cp = 2 kW/K. يدخل التيار الساخن عند 130 °C والتيار البارد عند 25 °C. للمبادل A = 4 m² و U = 300 W/(m²·K). أوجد درجة حرارة الساخن الخارج Th,out.

Ch = Cc = 2 kW/KTh,in = 130 °CTc,in = 25 °CA = 4 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C

مفتاح الإجابات

  1. 1. Tc,out = 38,89 °C
  2. 2. Q̇ = 370,2 kW
  3. 3. A = 4,011 m²
  4. 4. A = 14,31 m²
  5. 5. Tc,out = 60,37 °C
  6. 6. Th,out = 90,63 °C

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