1.سهلة
في مبادل حراري يُسخَّن 0,3 kg/s من ماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) من 35 إلى 90 °C. أوجد معدّل انتقال الحرارة Q̇.
ṁ = 0,3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)T: 35 → 90 °C
Q̇ = kW
ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات
2.سهلة
زيت ساخن (0,5 kg/s، cp = 2,3 kJ/(kg·K)) يبرد من 130 إلى 70 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 1,5 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 = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 130 → 70 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
3.متوسطة
مبادل حراري متوازي الجريان ينقل 230 kW. مساحة انتقال الحرارة فيه 25 m². يبرد المائع الساخن من 135 إلى 120 °C ويسخن المائع البارد من 15 إلى 30 °C. أوجد معامل انتقال الحرارة الكلي U.
Q̇ = 230 kWA = 25 m²Th: 135 → 120 °CTc: 15 → 30 °C
U = W/(m²·K)
4.متوسطة
ينقل مبادل حراري متوازي الجريان 230 kW. يبرد المائع الساخن من 85 إلى 60 °C ويسخن المائع البارد من 30 إلى 55 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 300 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 230 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 85 → 60 °CTc: 30 → 55 °C
A = m²
5.صعبة
يبرد زيت ساخن (0,5 kg/s، cp = 2,3 kJ/(kg·K)) من 165 إلى 90 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 3 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 30 °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: 165 → 90 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
6.صعبة
يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 105 °C على السطح الخارجي لأنابيب مكثّف مساحة انتقال الحرارة فيه 4 m² و U = 1500 W/(m²·K). يدخل ماء التبريد (1 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الأنابيب عند 15 °C. أوجد درجة حرارة الماء الخارج Tc,out.
Ts = 105 °CA = 4 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
مفتاح الإجابات
- 1. Q̇ = 68,97 kW
- 2. Tc,out = 36 °C
- 3. U = 88,22 W/(m²·K)
- 4. A = 36,77 m²
- 5. A = 3,202 m²
- 6. Tc,out = 83,58 °C
حلول كاملة خطوة بخطوة: تدرّب على هذا الموضوع في examproblems.com.