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
الطولT105 °C55 °C?30 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

زيت ساخن (1 kg/s، cp = 2,1 kJ/(kg·K)) يبرد من 105 إلى 55 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 2 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 30 °C. لا تُفقد حرارة إلى المحيط. أوجد درجة حرارة الماء الخارج Tc,out.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 105 → 55 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
2.سهلة
الطولT135 °C80 °C95 °C20 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

في مبادل حراري متعاكس الجريان يبرد المائع الساخن من 135 إلى 80 °C بينما يسخن المائع البارد من 20 إلى 95 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.

Th: 135 → 80 °CTc: 20 → 95 °C
ΔTlm = K
3.متوسطة
الطولT105 °C80 °C80 °C25 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

مبادل حراري من نوع الغلاف والأنابيب (ممرّ واحد للغلاف، ممرّان للأنابيب) يجب أن ينقل 290 kW. يبرد المائع الساخن من 105 إلى 80 °C ويسخن المائع البارد من 25 إلى 80 °C. معامل تصحيح LMTD لهذا الترتيب F = 0,95، و U = 800 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

Q̇ = 290 kWF = 0,95U = 800 W/(m²·K)Th: 105 → 80 °CTc: 25 → 80 °C
A = m²
4.متوسطة
الطولT125 °C100 °C25 °C10 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

مبادل حراري من نوع الغلاف والأنابيب (ممرّ واحد للغلاف، ممرّان للأنابيب) يجب أن ينقل 80 kW. يبرد المائع الساخن من 125 إلى 100 °C ويسخن المائع البارد من 10 إلى 25 °C. معامل تصحيح LMTD لهذا الترتيب F = 0,9، و U = 500 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

Q̇ = 80 kWF = 0,9U = 500 W/(m²·K)Th: 125 → 100 °CTc: 10 → 25 °C
A = m²
5.صعبة
الطولT115 °C??30 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

في مبادل حراري متعاكس الجريان للتيارين معدّل السعة الحرارية نفسه، ṁ·cp = 1,5 kW/K. يدخل التيار الساخن عند 115 °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 = 1,5 kW/KTh,in = 115 °CTc,in = 30 °CA = 6 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.صعبة
الطولT160 °C??30 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

في مبادل حراري متعاكس الجريان للتيارين معدّل السعة الحرارية نفسه، ṁ·cp = 1 kW/K. يدخل التيار الساخن عند 160 °C والتيار البارد عند 30 °C. للمبادل A = 3 m² و U = 500 W/(m²·K). أوجد درجة حرارة الساخن الخارج Th,out.

Ch = Cc = 1 kW/KTh,in = 160 °CTc,in = 30 °CA = 3 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C

مفتاح الإجابات

  1. 1. Tc,out = 42,56 °C
  2. 2. ΔTlm = 49,33 K
  3. 3. A = 10,03 m²
  4. 4. A = 1,873 m²
  5. 5. Th,out = 58,33 °C
  6. 6. Th,out = 82 °C

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