1.سهلة
في مبادل حراري متوازي الجريان يبرد المائع الساخن من 120 إلى 80 °C بينما يسخن المائع البارد من 10 إلى 70 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.
Th: 120 → 80 °CTc: 10 → 70 °C
ΔTlm = K
ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات
2.سهلة
في مبادل حراري متعاكس الجريان يبرد المائع الساخن من 120 إلى 25 °C بينما يسخن المائع البارد من 10 إلى 80 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.
Th: 120 → 25 °CTc: 10 → 80 °C
ΔTlm = K
3.متوسطة
في مكثّف، يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 105 °C على السطح الخارجي للأنابيب. يجري ماء التبريد (3 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) داخل الأنابيب ويسخن من 20 إلى 65 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 1500 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Ts = 105 °Cṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 65 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
4.متوسطة
مبادل حراري من نوع الغلاف والأنابيب (ممرّ واحد للغلاف، ممرّان للأنابيب) يجب أن ينقل 340 kW. يبرد المائع الساخن من 175 إلى 135 °C ويسخن المائع البارد من 15 إلى 30 °C. معامل تصحيح LMTD لهذا الترتيب F = 0,92، و U = 800 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 340 kWF = 0,92U = 800 W/(m²·K)Th: 175 → 135 °CTc: 15 → 30 °C
A = m²
5.صعبة
يبرد زيت ساخن (2 kg/s، cp = 2,3 kJ/(kg·K)) من 105 إلى 85 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 1,5 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 25 °C. مع U = 300 W/(m²·K)، أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 105 → 85 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
6.صعبة
يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 105 °C على السطح الخارجي لأنابيب مكثّف مساحة انتقال الحرارة فيه 2 m² و U = 1500 W/(m²·K). يدخل ماء التبريد (0,5 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الأنابيب عند 15 °C. أوجد درجة حرارة الماء الخارج Tc,out.
Ts = 105 °CA = 2 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 0,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
مفتاح الإجابات
- 1. ΔTlm = 41,7 K
- 2. ΔTlm = 25,49 K
- 3. A = 6,302 m²
- 4. A = 3,497 m²
- 5. A = 4,897 m²
- 6. Tc,out = 83,58 °C
حلول كاملة خطوة بخطوة: تدرّب على هذا الموضوع في examproblems.com.