ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات

مبادل حراري متعاكس الجريان مساحة انتقال الحرارة فيه 0,5 m² ومعامل انتقال الحرارة الكلي 300 W/(m²·K). يبرد المائع الساخن من 125 إلى 45 °C ويسخن المائع البارد من 25 إلى 60 °C. أوجد معدّل انتقال الحرارة Q̇.

في مبادل حراري متعاكس الجريان يبرد المائع الساخن من 150 إلى 75 °C بينما يسخن المائع البارد من 15 إلى 140 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔT_lm.

مبادل حراري من نوع الغلاف والأنابيب (ممرّ واحد للغلاف، ممرّان للأنابيب) يجب أن ينقل 460 kW. يبرد المائع الساخن من 145 إلى 45 °C ويسخن المائع البارد من 15 إلى 30 °C. معامل تصحيح LMTD لهذا الترتيب F = 0,8، و U = 800 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

ينقل مبادل حراري متوازي الجريان 160 kW. يبرد المائع الساخن من 140 إلى 60 °C ويسخن المائع البارد من 25 إلى 40 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 1500 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

يبرد زيت ساخن (1,5 kg/s، c_p = 2,3 kJ/(kg·K)) من 150 إلى 45 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 1 kg/s من الماء (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 10 °C. مع U = 1000 W/(m²·K)، أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 110 °C على السطح الخارجي لأنابيب مكثّف مساحة انتقال الحرارة فيه 8 m² و U = 1500 W/(m²·K). يدخل ماء التبريد (1,5 kg/s، c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) الأنابيب عند 15 °C. أوجد درجة حرارة الماء الخارج T_c,out.