1.سهلة
في مبادل حراري متعاكس الجريان يبرد المائع الساخن من 100 إلى 40 °C بينما يسخن المائع البارد من 25 إلى 45 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.
Th: 100 → 40 °CTc: 25 → 45 °C
ΔTlm = K
ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات
2.سهلة
زيت ساخن (1 kg/s، cp = 2,3 kJ/(kg·K)) يبرد من 115 إلى 75 °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 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 115 → 75 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
3.متوسطة
ينقل مبادل حراري متعاكس الجريان 240 kW. يبرد المائع الساخن من 165 إلى 80 °C ويسخن المائع البارد من 15 إلى 155 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 800 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 240 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 165 → 80 °CTc: 15 → 155 °C
A = m²
4.متوسطة
مبادل حراري متعاكس الجريان ينقل 320 kW. مساحة انتقال الحرارة فيه 8 m². يبرد المائع الساخن من 180 إلى 135 °C ويسخن المائع البارد من 30 إلى 170 °C. أوجد معامل انتقال الحرارة الكلي U.
Q̇ = 320 kWA = 8 m²Th: 180 → 135 °CTc: 30 → 170 °C
U = W/(m²·K)
5.صعبة
يبرد زيت ساخن (2 kg/s، cp = 2,5 kJ/(kg·K)) من 120 إلى 45 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 1 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 20 °C. مع U = 1500 W/(m²·K)، أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
ṁh = 2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 120 → 45 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.صعبة
في مبادل حراري متعاكس الجريان للتيارين معدّل السعة الحرارية نفسه، ṁ·cp = 2 kW/K. يدخل التيار الساخن عند 135 °C والتيار البارد عند 25 °C. للمبادل A = 4 m² و U = 500 W/(m²·K). أوجد درجة حرارة الساخن الخارج Th,out.
Ch = Cc = 2 kW/KTh,in = 135 °CTc,in = 25 °CA = 4 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C
مفتاح الإجابات
- 1. ΔTlm = 30,79 K
- 2. Tc,out = 31 °C
- 3. A = 10,21 m²
- 4. U = 990,1 W/(m²·K)
- 5. A = 15,09 m²
- 6. Th,out = 80 °C
حلول كاملة خطوة بخطوة: تدرّب على هذا الموضوع في examproblems.com.