1.سهلة
في مبادل حراري متوازي الجريان يبرد المائع الساخن من 110 إلى 45 °C بينما يسخن المائع البارد من 10 إلى 20 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.
Th: 110 → 45 °CTc: 10 → 20 °C
ΔTlm = K
ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات
2.سهلة
زيت ساخن (1 kg/s، cp = 2,1 kJ/(kg·K)) يبرد من 180 إلى 105 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 0,8 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 25 °C. لا تُفقد حرارة إلى المحيط. أوجد درجة حرارة الماء الخارج Tc,out.
ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 180 → 105 °Cṁc = 0,8 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
3.متوسطة
ينقل مبادل حراري متعاكس الجريان 200 kW. يبرد المائع الساخن من 120 إلى 30 °C ويسخن المائع البارد من 15 إلى 90 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 1500 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 200 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 120 → 30 °CTc: 15 → 90 °C
A = m²
4.متوسطة
مبادل حراري متوازي الجريان ينقل 450 kW. مساحة انتقال الحرارة فيه 1 m². يبرد المائع الساخن من 180 إلى 160 °C ويسخن المائع البارد من 15 إلى 50 °C. أوجد معامل انتقال الحرارة الكلي U.
Q̇ = 450 kWA = 1 m²Th: 180 → 160 °CTc: 15 → 50 °C
U = W/(m²·K)
5.صعبة
يبرد زيت ساخن (0,5 kg/s، cp = 2,3 kJ/(kg·K)) من 90 إلى 35 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 3 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 15 °C. مع U = 300 W/(m²·K)، أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 90 → 35 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
6.صعبة
في مبادل حراري مزدوج الأنبوب متعاكس الجريان، يجري زيت ساخن (0,5 kg/s، cp = 2,1 kJ/(kg·K)) في الأنبوب الداخلي ويبرد من 150 إلى 60 °C. يدخل الماء (0,2 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) في الحيّز الحلقي عند 10 °C. قطر الأنبوب الداخلي 20 mm، و U = 300 W/(m²·K) مبني على هذا القطر. أوجد طول الأنبوب المطلوب L.
ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 150 → 60 °Cṁc = 0,2 kg/sTc,in = 10 °CD = 20 mmU = 300 W/(m²·K)
L = m
مفتاح الإجابات
- 1. ΔTlm = 54,1 K
- 2. Tc,out = 72,1 °C
- 3. A = 6,161 m²
- 4. U = 3317 W/(m²·K)
- 5. A = 5,284 m²
- 6. L = 134,4 m
حلول كاملة خطوة بخطوة: تدرّب على هذا الموضوع في examproblems.com.