1.سهلة
في مبادل حراري يُبرَّد 3 kg/s من زيت خفيف (cp = 2,1 kJ/(kg·K)) من 85 إلى 45 °C. أوجد معدّل انتقال الحرارة Q̇.
ṁ = 3 kg/scp = 2,1 kJ/(kg·K)T: 85 → 45 °C
Q̇ = kW
ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات
2.سهلة
في مبادل حراري متعاكس الجريان يبرد المائع الساخن من 110 إلى 35 °C بينما يسخن المائع البارد من 10 إلى 75 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.
Th: 110 → 35 °CTc: 10 → 75 °C
ΔTlm = K
3.متوسطة
في مكثّف، يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 110 °C على السطح الخارجي للأنابيب. يجري ماء التبريد (1 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) داخل الأنابيب ويسخن من 20 إلى 40 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 3500 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Ts = 110 °Cṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 40 °CU = 3500 W/(m²·K)
A = m²
4.متوسطة
ينقل مبادل حراري متعاكس الجريان 370 kW. يبرد المائع الساخن من 155 إلى 50 °C ويسخن المائع البارد من 10 إلى 130 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 300 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 370 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 155 → 50 °CTc: 10 → 130 °C
A = m²
5.صعبة
يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 105 °C على السطح الخارجي لأنابيب مكثّف مساحة انتقال الحرارة فيه 8 m² و U = 1500 W/(m²·K). يدخل ماء التبريد (3 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الأنابيب عند 30 °C. أوجد درجة حرارة الماء الخارج Tc,out.
Ts = 105 °CA = 8 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
6.صعبة
يبرد زيت ساخن (0,5 kg/s، cp = 2,3 kJ/(kg·K)) من 125 إلى 85 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 2 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 20 °C. مع U = 800 W/(m²·K)، أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 125 → 85 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
مفتاح الإجابات
- 1. Q̇ = 252 kW
- 2. ΔTlm = 29,72 K
- 3. A = 0,3001 m²
- 4. A = 38,64 m²
- 5. Tc,out = 76,19 °C
- 6. A = 0,7096 m²
حلول كاملة خطوة بخطوة: تدرّب على هذا الموضوع في examproblems.com.