ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات

ورقة عمل مجانية قابلة للطباعة في المبادلات الحرارية (LMTD): 6 مسألة من السهل إلى مستوى الامتحان، مع مفتاح الإجابات. اطبعها أو احفظها بصيغة PDF.

للمعلمين: يمكن طباعتها ونسخها واستخدامها في الصف مجانًا. كل ورقة عمل جديدة لها قيم جديدة ومفتاح إجابات خاص بها. نقدّر إضافة رابط إلى ExamProblems في صفحة مقررك.

الاسم: ____________________   التاريخ: ____________

1.سهلة
الطولT175 °C70 °C135 °C20 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

مبادل حراري متعاكس الجريان مساحة انتقال الحرارة فيه 2,5 m² ومعامل انتقال الحرارة الكلي 500 W/(m²·K). يبرد المائع الساخن من 175 إلى 70 °C ويسخن المائع البارد من 20 إلى 135 °C. أوجد معدّل انتقال الحرارة Q̇.

A = 2,5 m²U = 500 W/(m²·K)Th: 175 → 70 °CTc: 20 → 135 °C
Q̇ = kW
2.سهلة
الطولT180 °C100 °C30 °C10 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

في مبادل حراري متعاكس الجريان يبرد المائع الساخن من 180 إلى 100 °C بينما يسخن المائع البارد من 10 إلى 30 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.

Th: 180 → 100 °CTc: 10 → 30 °C
ΔTlm = K
3.متوسطة
الطولT160 °C120 °C150 °C20 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

ينقل مبادل حراري متعاكس الجريان 140 kW. يبرد المائع الساخن من 160 إلى 120 °C ويسخن المائع البارد من 20 إلى 150 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 200 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

Q̇ = 140 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 160 → 120 °CTc: 20 → 150 °C
A = m²
4.متوسطة
الطولT80 °C65 °C10 °C55 °CΔT₁ΔT₂جريان متوازٍ

ينقل مبادل حراري متوازي الجريان 100 kW. يبرد المائع الساخن من 80 إلى 65 °C ويسخن المائع البارد من 10 إلى 55 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 1000 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

Q̇ = 100 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 80 → 65 °CTc: 10 → 55 °C
A = m²
5.صعبة
الطولT175 °C??30 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

في مبادل حراري متعاكس الجريان للتيارين معدّل السعة الحرارية نفسه، ṁ·cp = 1,5 kW/K. يدخل التيار الساخن عند 175 °C والتيار البارد عند 30 °C. للمبادل A = 3 m² و U = 800 W/(m²·K). أوجد درجة حرارة الساخن الخارج Th,out.

Ch = Cc = 1,5 kW/KTh,in = 175 °CTc,in = 30 °CA = 3 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.صعبة
الطولT120 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂بخار يتكاثف

يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 120 °C على السطح الخارجي لأنابيب مكثّف مساحة انتقال الحرارة فيه 5 m² و U = 1500 W/(m²·K). يدخل ماء التبريد (3 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الأنابيب عند 20 °C. أوجد درجة حرارة الماء الخارج Tc,out.

Ts = 120 °CA = 5 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C

مفتاح الإجابات

  1. 1. Q̇ = 56,02 kW
  2. 2. ΔTlm = 117,5 K
  3. 3. A = 17,91 m²
  4. 4. A = 3,243 m²
  5. 5. Th,out = 85,77 °C
  6. 6. Tc,out = 65,01 °C

حلول كاملة خطوة بخطوة: تدرّب على هذا الموضوع في examproblems.com.