ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات

في مبادل حراري متوازي الجريان يبرد المائع الساخن من 130 إلى 70 °C بينما يسخن المائع البارد من 10 إلى 40 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔT_lm.

زيت ساخن (1 kg/s، c_p = 2,1 kJ/(kg·K)) يبرد من 160 إلى 50 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 3 kg/s من الماء (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 15 °C. لا تُفقد حرارة إلى المحيط. أوجد درجة حرارة الماء الخارج T_c,out.

في مكثّف، يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 120 °C على السطح الخارجي للأنابيب. يجري ماء التبريد (5 kg/s، c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) داخل الأنابيب ويسخن من 15 إلى 75 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 1500 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

في مكثّف، يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 105 °C على السطح الخارجي للأنابيب. يجري ماء التبريد (1 kg/s، c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) داخل الأنابيب ويسخن من 30 إلى 75 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 2000 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

يبرد زيت ساخن (2 kg/s، c_p = 2,3 kJ/(kg·K)) من 180 إلى 75 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 2 kg/s من الماء (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 20 °C. مع U = 200 W/(m²·K)، أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

في مبادل حراري متعاكس الجريان للتيارين معدّل السعة الحرارية نفسه، ṁ·c_p = 0,5 kW/K. يدخل التيار الساخن عند 145 °C والتيار البارد عند 15 °C. للمبادل A = 3 m² و U = 200 W/(m²·K). أوجد درجة حرارة الساخن الخارج T_h,out.