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
الطولT140 °C95 °C?20 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

زيت ساخن (1 kg/s، cp = 2,3 kJ/(kg·K)) يبرد من 140 إلى 95 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 1 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 20 °C. لا تُفقد حرارة إلى المحيط. أوجد درجة حرارة الماء الخارج Tc,out.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 140 → 95 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
2.سهلة
الطولT145 °C95 °C85 °C15 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

في مبادل حراري متعاكس الجريان يبرد المائع الساخن من 145 إلى 95 °C بينما يسخن المائع البارد من 15 إلى 85 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.

Th: 145 → 95 °CTc: 15 → 85 °C
ΔTlm = K
3.متوسطة
الطولT140 °C60 °C40 °C25 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

ينقل مبادل حراري متعاكس الجريان 140 kW. يبرد المائع الساخن من 140 إلى 60 °C ويسخن المائع البارد من 25 إلى 40 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 500 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

Q̇ = 140 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 140 → 60 °CTc: 25 → 40 °C
A = m²
4.متوسطة
الطولT170 °C55 °C20 °C35 °CΔT₁ΔT₂جريان متوازٍ

ينقل مبادل حراري متوازي الجريان 360 kW. يبرد المائع الساخن من 170 إلى 55 °C ويسخن المائع البارد من 20 إلى 35 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 800 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

Q̇ = 360 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 170 → 55 °CTc: 20 → 35 °C
A = m²
5.صعبة
الطولT180 °C??30 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

في مبادل حراري متعاكس الجريان للتيارين معدّل السعة الحرارية نفسه، ṁ·cp = 2 kW/K. يدخل التيار الساخن عند 180 °C والتيار البارد عند 30 °C. للمبادل A = 5 m² و U = 800 W/(m²·K). أوجد درجة حرارة الساخن الخارج Th,out.

Ch = Cc = 2 kW/KTh,in = 180 °CTc,in = 30 °CA = 5 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.صعبة
الطولT80 °C30 °C35,12 °C10 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

يبرد زيت ساخن (2 kg/s، cp = 2,1 kJ/(kg·K)) من 80 إلى 30 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 2 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 10 °C. مع U = 1500 W/(m²·K)، أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 80 → 30 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²

مفتاح الإجابات

  1. 1. Tc,out = 44,76 °C
  2. 2. ΔTlm = 69,52 K
  3. 3. A = 4,522 m²
  4. 4. A = 6,975 m²
  5. 5. Th,out = 80 °C
  6. 6. A = 4,548 m²

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