1.سهلة
في مبادل حراري متعاكس الجريان يبرد المائع الساخن من 130 إلى 45 °C بينما يسخن المائع البارد من 25 إلى 85 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.
Th: 130 → 45 °CTc: 25 → 85 °C
ΔTlm = K
ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات
2.سهلة
زيت ساخن (0,5 kg/s، cp = 2,5 kJ/(kg·K)) يبرد من 170 إلى 85 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 0,8 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 10 °C. لا تُفقد حرارة إلى المحيط. أوجد درجة حرارة الماء الخارج Tc,out.
ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 170 → 85 °Cṁc = 0,8 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
3.متوسطة
مبادل حراري متوازي الجريان ينقل 300 kW. مساحة انتقال الحرارة فيه 20 m². يبرد المائع الساخن من 170 إلى 95 °C ويسخن المائع البارد من 30 إلى 50 °C. أوجد معامل انتقال الحرارة الكلي U.
Q̇ = 300 kWA = 20 m²Th: 170 → 95 °CTc: 30 → 50 °C
U = W/(m²·K)
4.متوسطة
ينقل مبادل حراري متعاكس الجريان 260 kW. يبرد المائع الساخن من 170 إلى 90 °C ويسخن المائع البارد من 10 إلى 25 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 300 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 260 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 170 → 90 °CTc: 10 → 25 °C
A = m²
5.صعبة
في مبادل حراري متعاكس الجريان للتيارين معدّل السعة الحرارية نفسه، ṁ·cp = 1 kW/K. يدخل التيار الساخن عند 120 °C والتيار البارد عند 25 °C. للمبادل A = 1,5 m² و U = 800 W/(m²·K). أوجد درجة حرارة الساخن الخارج Th,out.
Ch = Cc = 1 kW/KTh,in = 120 °CTc,in = 25 °CA = 1,5 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.صعبة
يبرد زيت ساخن (2 kg/s، cp = 2,1 kJ/(kg·K)) من 165 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 = 1000 W/(m²·K)، أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
ṁh = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 165 → 85 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
مفتاح الإجابات
- 1. ΔTlm = 30,83 K
- 2. Tc,out = 41,77 °C
- 3. U = 179,2 W/(m²·K)
- 4. A = 7,929 m²
- 5. Th,out = 68,18 °C
- 6. A = 4,032 m²
حلول كاملة خطوة بخطوة: تدرّب على هذا الموضوع في examproblems.com.