ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات

مبادل حراري متعاكس الجريان مساحة انتقال الحرارة فيه 12 m² ومعامل انتقال الحرارة الكلي 1500 W/(m²·K). يبرد المائع الساخن من 120 إلى 25 °C ويسخن المائع البارد من 10 إلى 40 °C. أوجد معدّل انتقال الحرارة Q̇.

زيت ساخن (0,5 kg/s، c_p = 2,3 kJ/(kg·K)) يبرد من 120 إلى 80 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 0,5 kg/s من الماء (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 30 °C. لا تُفقد حرارة إلى المحيط. أوجد درجة حرارة الماء الخارج T_c,out.

في مكثّف، يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 105 °C على السطح الخارجي للأنابيب. يجري ماء التبريد (5 kg/s، c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) داخل الأنابيب ويسخن من 30 إلى 55 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 1000 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

ينقل مبادل حراري متعاكس الجريان 240 kW. يبرد المائع الساخن من 155 إلى 140 °C ويسخن المائع البارد من 25 إلى 60 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 1000 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

يبرد زيت ساخن (2 kg/s، c_p = 2,1 kJ/(kg·K)) من 150 إلى 110 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 3 kg/s من الماء (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 30 °C. مع U = 1000 W/(m²·K)، أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 120 °C على السطح الخارجي لأنابيب مكثّف مساحة انتقال الحرارة فيه 2 m² و U = 1000 W/(m²·K). يدخل ماء التبريد (1 kg/s، c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) الأنابيب عند 25 °C. أوجد درجة حرارة الماء الخارج T_c,out.