1.سهلة
في مبادل حراري يُسخَّن 0,5 kg/s من خليط الجلايكول (cp = 3,6 kJ/(kg·K)) من 40 إلى 80 °C. أوجد معدّل انتقال الحرارة Q̇.
ṁ = 0,5 kg/scp = 3,6 kJ/(kg·K)T: 40 → 80 °C
Q̇ = kW
ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات
2.سهلة
زيت ساخن (1,5 kg/s، cp = 2,5 kJ/(kg·K)) يبرد من 140 إلى 60 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 3 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 15 °C. لا تُفقد حرارة إلى المحيط. أوجد درجة حرارة الماء الخارج Tc,out.
ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 140 → 60 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
3.متوسطة
مبادل حراري من نوع الغلاف والأنابيب (ممرّ واحد للغلاف، ممرّان للأنابيب) يجب أن ينقل 130 kW. يبرد المائع الساخن من 105 إلى 75 °C ويسخن المائع البارد من 25 إلى 35 °C. معامل تصحيح LMTD لهذا الترتيب F = 0,88، و U = 300 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 130 kWF = 0,88U = 300 W/(m²·K)Th: 105 → 75 °CTc: 25 → 35 °C
A = m²
4.متوسطة
ينقل مبادل حراري متوازي الجريان 360 kW. يبرد المائع الساخن من 140 إلى 110 °C ويسخن المائع البارد من 10 إلى 90 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 800 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 360 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 140 → 110 °CTc: 10 → 90 °C
A = m²
5.صعبة
يبرد زيت ساخن (2 kg/s، cp = 2,3 kJ/(kg·K)) من 155 إلى 85 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 1 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 25 °C. مع U = 1500 W/(m²·K)، أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 155 → 85 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.صعبة
في مبادل حراري متعاكس الجريان للتيارين معدّل السعة الحرارية نفسه، ṁ·cp = 1 kW/K. يدخل التيار الساخن عند 150 °C والتيار البارد عند 15 °C. للمبادل A = 4 m² و U = 300 W/(m²·K). أوجد درجة حرارة الساخن الخارج Th,out.
Ch = Cc = 1 kW/KTh,in = 150 °CTc,in = 15 °CA = 4 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C
مفتاح الإجابات
- 1. Q̇ = 72 kW
- 2. Tc,out = 38,92 °C
- 3. A = 8,284 m²
- 4. A = 7,657 m²
- 5. A = 3,805 m²
- 6. Th,out = 76,36 °C
حلول كاملة خطوة بخطوة: تدرّب على هذا الموضوع في examproblems.com.