1.سهلة
في مبادل حراري متعاكس الجريان يبرد المائع الساخن من 105 إلى 35 °C بينما يسخن المائع البارد من 10 إلى 50 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.
Th: 105 → 35 °CTc: 10 → 50 °C
ΔTlm = K
ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات
2.سهلة
مبادل حراري متعاكس الجريان مساحة انتقال الحرارة فيه 1,5 m² ومعامل انتقال الحرارة الكلي 200 W/(m²·K). يبرد المائع الساخن من 120 إلى 70 °C ويسخن المائع البارد من 15 إلى 90 °C. أوجد معدّل انتقال الحرارة Q̇.
A = 1,5 m²U = 200 W/(m²·K)Th: 120 → 70 °CTc: 15 → 90 °C
Q̇ = kW
3.متوسطة
ينقل مبادل حراري متعاكس الجريان 180 kW. يبرد المائع الساخن من 95 إلى 75 °C ويسخن المائع البارد من 15 إلى 30 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 1000 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 180 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 95 → 75 °CTc: 15 → 30 °C
A = m²
4.متوسطة
في مكثّف، يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 140 °C على السطح الخارجي للأنابيب. يجري ماء التبريد (1 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) داخل الأنابيب ويسخن من 20 إلى 120 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 2500 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Ts = 140 °Cṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 120 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
5.صعبة
يبرد زيت ساخن (1,5 kg/s، cp = 2,1 kJ/(kg·K)) من 150 إلى 115 °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 = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 150 → 115 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
6.صعبة
يبرد زيت ساخن (2 kg/s، cp = 2,1 kJ/(kg·K)) من 170 إلى 150 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 3 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 15 °C. مع U = 200 W/(m²·K)، أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
ṁh = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 170 → 150 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
مفتاح الإجابات
- 1. ΔTlm = 38,05 K
- 2. Q̇ = 12,37 kW
- 3. A = 2,882 m²
- 4. A = 2,996 m²
- 5. A = 3,733 m²
- 6. A = 2,967 m²
حلول كاملة خطوة بخطوة: تدرّب على هذا الموضوع في examproblems.com.