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
الطولT135 °C120 °C115 °C20 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

مبادل حراري متعاكس الجريان مساحة انتقال الحرارة فيه 6 m² ومعامل انتقال الحرارة الكلي 1000 W/(m²·K). يبرد المائع الساخن من 135 إلى 120 °C ويسخن المائع البارد من 20 إلى 115 °C. أوجد معدّل انتقال الحرارة Q̇.

A = 6 m²U = 1000 W/(m²·K)Th: 135 → 120 °CTc: 20 → 115 °C
Q̇ = kW
2.سهلة
الطولT105 °C80 °C25 °C10 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

في مبادل حراري متعاكس الجريان يبرد المائع الساخن من 105 إلى 80 °C بينما يسخن المائع البارد من 10 إلى 25 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.

Th: 105 → 80 °CTc: 10 → 25 °C
ΔTlm = K
3.متوسطة
الطولT105 °C45 °C80 °C10 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

ينقل مبادل حراري متعاكس الجريان 160 kW. يبرد المائع الساخن من 105 إلى 45 °C ويسخن المائع البارد من 10 إلى 80 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 500 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

Q̇ = 160 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 105 → 45 °CTc: 10 → 80 °C
A = m²
4.متوسطة
الطولT150 °C85 °C50 °C15 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

مبادل حراري متعاكس الجريان ينقل 280 kW. مساحة انتقال الحرارة فيه 4 m². يبرد المائع الساخن من 150 إلى 85 °C ويسخن المائع البارد من 15 إلى 50 °C. أوجد معامل انتقال الحرارة الكلي U.

Q̇ = 280 kWA = 4 m²Th: 150 → 85 °CTc: 15 → 50 °C
U = W/(m²·K)
5.صعبة
الطولT130 °C80 °C42,43 °C20 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

يبرد زيت ساخن (1,5 kg/s، cp = 2,5 kJ/(kg·K)) من 130 إلى 80 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 2 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 20 °C. مع U = 200 W/(m²·K)، أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 130 → 80 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.صعبة
الطولT90 °C55 °C?10 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

في مبادل حراري مزدوج الأنبوب متعاكس الجريان، يجري زيت ساخن (0,2 kg/s، cp = 2,5 kJ/(kg·K)) في الأنبوب الداخلي ويبرد من 90 إلى 55 °C. يدخل الماء (0,3 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) في الحيّز الحلقي عند 10 °C. قطر الأنبوب الداخلي 32 mm، و U = 500 W/(m²·K) مبني على هذا القطر. أوجد طول الأنبوب المطلوب L.

ṁh = 0,2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 90 → 55 °Cṁc = 0,3 kg/sTc,in = 10 °CD = 32 mmU = 500 W/(m²·K)
L = m

مفتاح الإجابات

  1. 1. Q̇ = 298,2 kW
  2. 2. ΔTlm = 74,89 K
  3. 3. A = 10,77 m²
  4. 4. U = 832,2 W/(m²·K)
  5. 5. A = 12,86 m²
  6. 6. L = 6,347 m

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