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.
ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات
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.
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.
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.
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.
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.
مفتاح الإجابات
- 1. Tc,out = 38,89 °C
- 2. Q̇ = 370,2 kW
- 3. A = 4,011 m²
- 4. A = 14,31 m²
- 5. Tc,out = 60,37 °C
- 6. Th,out = 90,63 °C
حلول كاملة خطوة بخطوة: تدرّب على هذا الموضوع في examproblems.com.