1.سهلة
في مبادل حراري يُبرَّد 0,8 kg/s من زيت خفيف (cp = 2,1 kJ/(kg·K)) من 80 إلى 60 °C. أوجد معدّل انتقال الحرارة Q̇.
ṁ = 0,8 kg/scp = 2,1 kJ/(kg·K)T: 80 → 60 °C
Q̇ = kW
ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات
2.سهلة
زيت ساخن (1,5 kg/s، cp = 2,5 kJ/(kg·K)) يبرد من 155 إلى 105 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 2 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 20 °C. لا تُفقد حرارة إلى المحيط. أوجد درجة حرارة الماء الخارج Tc,out.
ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 155 → 105 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
3.متوسطة
ينقل مبادل حراري متعاكس الجريان 290 kW. يبرد المائع الساخن من 115 إلى 70 °C ويسخن المائع البارد من 20 إلى 90 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 1500 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 290 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 115 → 70 °CTc: 20 → 90 °C
A = m²
4.متوسطة
ينقل مبادل حراري متوازي الجريان 220 kW. يبرد المائع الساخن من 90 إلى 75 °C ويسخن المائع البارد من 10 إلى 35 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 300 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 220 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 90 → 75 °CTc: 10 → 35 °C
A = m²
5.صعبة
يبرد زيت ساخن (0,5 kg/s، cp = 2,5 kJ/(kg·K)) من 90 إلى 40 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 1 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 15 °C. مع U = 1500 W/(m²·K)، أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 90 → 40 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.صعبة
يبرد زيت ساخن (1 kg/s، cp = 2,3 kJ/(kg·K)) من 120 إلى 80 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 1,5 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 25 °C. مع U = 300 W/(m²·K)، أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 120 → 80 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
مفتاح الإجابات
- 1. Q̇ = 33,6 kW
- 2. Tc,out = 42,43 °C
- 3. A = 5,36 m²
- 4. A = 12,71 m²
- 5. A = 1,042 m²
- 6. A = 4,586 m²
حلول كاملة خطوة بخطوة: تدرّب على هذا الموضوع في examproblems.com.