1.سهلة
في مبادل حراري يُبرَّد 1,2 kg/s من ماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) من 100 إلى 40 °C. أوجد معدّل انتقال الحرارة Q̇.
ṁ = 1,2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)T: 100 → 40 °C
Q̇ = kW
ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات
2.سهلة
زيت ساخن (1 kg/s، cp = 2,3 kJ/(kg·K)) يبرد من 110 إلى 55 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 2 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 25 °C. لا تُفقد حرارة إلى المحيط. أوجد درجة حرارة الماء الخارج Tc,out.
ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 110 → 55 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
3.متوسطة
ينقل مبادل حراري متعاكس الجريان 120 kW. يبرد المائع الساخن من 95 إلى 75 °C ويسخن المائع البارد من 30 إلى 60 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 500 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 120 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 95 → 75 °CTc: 30 → 60 °C
A = m²
4.متوسطة
ينقل مبادل حراري متعاكس الجريان 390 kW. يبرد المائع الساخن من 80 إلى 40 °C ويسخن المائع البارد من 25 إلى 40 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 300 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 390 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 80 → 40 °CTc: 25 → 40 °C
A = m²
5.صعبة
يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 130 °C على السطح الخارجي لأنابيب مكثّف مساحة انتقال الحرارة فيه 8 m² و U = 3000 W/(m²·K). يدخل ماء التبريد (2 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الأنابيب عند 30 °C. أوجد درجة حرارة الماء الخارج Tc,out.
Ts = 130 °CA = 8 m²U = 3000 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
6.صعبة
في مبادل حراري متعاكس الجريان للتيارين معدّل السعة الحرارية نفسه، ṁ·cp = 0,5 kW/K. يدخل التيار الساخن عند 170 °C والتيار البارد عند 30 °C. للمبادل A = 0,5 m² و U = 800 W/(m²·K). أوجد درجة حرارة الساخن الخارج Th,out.
Ch = Cc = 0,5 kW/KTh,in = 170 °CTc,in = 30 °CA = 0,5 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C
مفتاح الإجابات
- 1. Q̇ = 301 kW
- 2. Tc,out = 40,13 °C
- 3. A = 6,032 m²
- 4. A = 51 m²
- 5. Tc,out = 124,3 °C
- 6. Th,out = 107,8 °C
حلول كاملة خطوة بخطوة: تدرّب على هذا الموضوع في examproblems.com.