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
الطولT145 °C70 °C20 °C10 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

مبادل حراري متعاكس الجريان مساحة انتقال الحرارة فيه 3 m² ومعامل انتقال الحرارة الكلي 1500 W/(m²·K). يبرد المائع الساخن من 145 إلى 70 °C ويسخن المائع البارد من 10 إلى 20 °C. أوجد معدّل انتقال الحرارة Q̇.

A = 3 m²U = 1500 W/(m²·K)Th: 145 → 70 °CTc: 10 → 20 °C
Q̇ = kW
2.سهلة

في مبادل حراري يُبرَّد 1 kg/s من الإيثانول (cp = 2,44 kJ/(kg·K)) من 105 إلى 70 °C. أوجد معدّل انتقال الحرارة Q̇.

ṁ = 1 kg/scp = 2,44 kJ/(kg·K)T: 105 → 70 °C
Q̇ = kW
3.متوسطة
الطولT120 °C75 °C10 °C70 °CΔT₁ΔT₂جريان متوازٍ

ينقل مبادل حراري متوازي الجريان 410 kW. يبرد المائع الساخن من 120 إلى 75 °C ويسخن المائع البارد من 10 إلى 70 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 200 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

Q̇ = 410 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 120 → 75 °CTc: 10 → 70 °C
A = m²
4.متوسطة
الطولT110 °C45 °C60 °C30 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

ينقل مبادل حراري متعاكس الجريان 200 kW. يبرد المائع الساخن من 110 إلى 45 °C ويسخن المائع البارد من 30 إلى 60 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 1000 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

Q̇ = 200 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 110 → 45 °CTc: 30 → 60 °C
A = m²
5.صعبة
الطولT135 °C55 °C47,01 °C25 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

يبرد زيت ساخن (0,5 kg/s، cp = 2,3 kJ/(kg·K)) من 135 إلى 55 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 1 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 25 °C. مع U = 200 W/(m²·K)، أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 135 → 55 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.صعبة
الطولT155 °C??30 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

في مبادل حراري متعاكس الجريان للتيارين معدّل السعة الحرارية نفسه، ṁ·cp = 3 kW/K. يدخل التيار الساخن عند 155 °C والتيار البارد عند 30 °C. للمبادل A = 6 m² و U = 500 W/(m²·K). أوجد درجة حرارة الساخن الخارج Th,out.

Ch = Cc = 3 kW/KTh,in = 155 °CTc,in = 30 °CA = 6 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C

مفتاح الإجابات

  1. 1. Q̇ = 398,5 kW
  2. 2. Q̇ = 85,4 kW
  3. 3. A = 60,35 m²
  4. 4. A = 6,88 m²
  5. 5. A = 8,535 m²
  6. 6. Th,out = 92,5 °C

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