1.سهلة
في مبادل حراري متوازي الجريان يبرد المائع الساخن من 130 إلى 60 °C بينما يسخن المائع البارد من 15 إلى 40 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.
Th: 130 → 60 °CTc: 15 → 40 °C
ΔTlm = K
ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات
2.سهلة
في مبادل حراري يُبرَّد 0,3 kg/s من الإيثانول (cp = 2,44 kJ/(kg·K)) من 120 إلى 60 °C. أوجد معدّل انتقال الحرارة Q̇.
ṁ = 0,3 kg/scp = 2,44 kJ/(kg·K)T: 120 → 60 °C
Q̇ = kW
3.متوسطة
مبادل حراري من نوع الغلاف والأنابيب (ممرّ واحد للغلاف، ممرّان للأنابيب) يجب أن ينقل 250 kW. يبرد المائع الساخن من 100 إلى 45 °C ويسخن المائع البارد من 30 إلى 40 °C. معامل تصحيح LMTD لهذا الترتيب F = 0,85، و U = 500 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 250 kWF = 0,85U = 500 W/(m²·K)Th: 100 → 45 °CTc: 30 → 40 °C
A = m²
4.متوسطة
مبادل حراري متوازي الجريان ينقل 170 kW. مساحة انتقال الحرارة فيه 6 m². يبرد المائع الساخن من 175 إلى 140 °C ويسخن المائع البارد من 15 إلى 40 °C. أوجد معامل انتقال الحرارة الكلي U.
Q̇ = 170 kWA = 6 m²Th: 175 → 140 °CTc: 15 → 40 °C
U = W/(m²·K)
5.صعبة
يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 105 °C على السطح الخارجي لأنابيب مكثّف مساحة انتقال الحرارة فيه 1 m² و U = 2500 W/(m²·K). يدخل ماء التبريد (1,5 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الأنابيب عند 15 °C. أوجد درجة حرارة الماء الخارج Tc,out.
Ts = 105 °CA = 1 m²U = 2500 W/(m²·K)ṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
6.صعبة
يبرد زيت ساخن (0,5 kg/s، cp = 2,1 kJ/(kg·K)) من 85 إلى 50 °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 = 500 W/(m²·K)، أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 85 → 50 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
مفتاح الإجابات
- 1. ΔTlm = 54,31 K
- 2. Q̇ = 43,92 kW
- 3. A = 18,12 m²
- 4. U = 221,9 W/(m²·K)
- 5. Tc,out = 44,59 °C
- 6. A = 1,949 m²
حلول كاملة خطوة بخطوة: تدرّب على هذا الموضوع في examproblems.com.