1.سهلة
في مبادل حراري متعاكس الجريان يبرد المائع الساخن من 115 إلى 85 °C بينما يسخن المائع البارد من 15 إلى 65 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.
Th: 115 → 85 °CTc: 15 → 65 °C
ΔTlm = K
ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات
2.سهلة
في مبادل حراري يُسخَّن 0,3 kg/s من خليط الجلايكول (cp = 3,6 kJ/(kg·K)) من 25 إلى 90 °C. أوجد معدّل انتقال الحرارة Q̇.
ṁ = 0,3 kg/scp = 3,6 kJ/(kg·K)T: 25 → 90 °C
Q̇ = kW
3.متوسطة
في مكثّف، يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 110 °C على السطح الخارجي للأنابيب. يجري ماء التبريد (3 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) داخل الأنابيب ويسخن من 10 إلى 65 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 3000 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Ts = 110 °Cṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 65 °CU = 3000 W/(m²·K)
A = m²
4.متوسطة
مبادل حراري من نوع الغلاف والأنابيب (ممرّ واحد للغلاف، ممرّان للأنابيب) يجب أن ينقل 90 kW. يبرد المائع الساخن من 160 إلى 125 °C ويسخن المائع البارد من 15 إلى 45 °C. معامل تصحيح LMTD لهذا الترتيب F = 0,92، و U = 800 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 90 kWF = 0,92U = 800 W/(m²·K)Th: 160 → 125 °CTc: 15 → 45 °C
A = m²
5.صعبة
يبرد زيت ساخن (0,5 kg/s، cp = 2,3 kJ/(kg·K)) من 125 إلى 85 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 1 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 20 °C. مع U = 800 W/(m²·K)، أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 125 → 85 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
6.صعبة
في مبادل حراري مزدوج الأنبوب متوازي الجريان، يجري زيت ساخن (0,3 kg/s، cp = 2,3 kJ/(kg·K)) في الأنبوب الداخلي ويبرد من 90 إلى 50 °C. يدخل الماء (0,3 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) في الحيّز الحلقي عند 15 °C. قطر الأنبوب الداخلي 25 mm، و U = 400 W/(m²·K) مبني على هذا القطر. أوجد طول الأنبوب المطلوب L.
ṁh = 0,3 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 90 → 50 °Cṁc = 0,3 kg/sTc,in = 15 °CD = 25 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m
مفتاح الإجابات
- 1. ΔTlm = 59,44 K
- 2. Q̇ = 70,2 kW
- 3. A = 3,338 m²
- 4. A = 1,087 m²
- 5. A = 0,7315 m²
- 6. L = 24,84 m
حلول كاملة خطوة بخطوة: تدرّب على هذا الموضوع في examproblems.com.