1.سهلة
في مبادل حراري متعاكس الجريان يبرد المائع الساخن من 85 إلى 40 °C بينما يسخن المائع البارد من 20 إلى 30 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.
Th: 85 → 40 °CTc: 20 → 30 °C
ΔTlm = K
ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات
2.سهلة
في مبادل حراري متوازي الجريان يبرد المائع الساخن من 105 إلى 50 °C بينما يسخن المائع البارد من 15 إلى 45 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.
Th: 105 → 50 °CTc: 15 → 45 °C
ΔTlm = K
3.متوسطة
في مكثّف، يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 100 °C على السطح الخارجي للأنابيب. يجري ماء التبريد (5 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) داخل الأنابيب ويسخن من 10 إلى 70 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 1000 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Ts = 100 °Cṁ = 5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 70 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
4.متوسطة
ينقل مبادل حراري متوازي الجريان 220 kW. يبرد المائع الساخن من 130 إلى 100 °C ويسخن المائع البارد من 20 إلى 95 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 800 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 220 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 130 → 100 °CTc: 20 → 95 °C
A = m²
5.صعبة
يبرد زيت ساخن (1 kg/s، cp = 2,3 kJ/(kg·K)) من 135 إلى 60 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 1 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 10 °C. مع U = 500 W/(m²·K)، أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 135 → 60 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.صعبة
يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 120 °C على السطح الخارجي لأنابيب مكثّف مساحة انتقال الحرارة فيه 1,5 m² و U = 3000 W/(m²·K). يدخل ماء التبريد (1 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الأنابيب عند 20 °C. أوجد درجة حرارة الماء الخارج Tc,out.
Ts = 120 °CA = 1,5 m²U = 3000 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
مفتاح الإجابات
- 1. ΔTlm = 34,6 K
- 2. ΔTlm = 29,41 K
- 3. A = 22,96 m²
- 4. A = 8,096 m²
- 5. A = 5,273 m²
- 6. Tc,out = 85,92 °C
حلول كاملة خطوة بخطوة: تدرّب على هذا الموضوع في examproblems.com.