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
الطولT145 °C45 °C90 °C25 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

مبادل حراري متعاكس الجريان مساحة انتقال الحرارة فيه 5 m² ومعامل انتقال الحرارة الكلي 1000 W/(m²·K). يبرد المائع الساخن من 145 إلى 45 °C ويسخن المائع البارد من 25 إلى 90 °C. أوجد معدّل انتقال الحرارة Q̇.

A = 5 m²U = 1000 W/(m²·K)Th: 145 → 45 °CTc: 25 → 90 °C
Q̇ = kW
2.سهلة
الطولT125 °C80 °C90 °C10 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

في مبادل حراري متعاكس الجريان يبرد المائع الساخن من 125 إلى 80 °C بينما يسخن المائع البارد من 10 إلى 90 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.

Th: 125 → 80 °CTc: 10 → 90 °C
ΔTlm = K
3.متوسطة
الطولT140 °C30 °C85 °C10 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

مبادل حراري متعاكس الجريان ينقل 190 kW. مساحة انتقال الحرارة فيه 2,5 m². يبرد المائع الساخن من 140 إلى 30 °C ويسخن المائع البارد من 10 إلى 85 °C. أوجد معامل انتقال الحرارة الكلي U.

Q̇ = 190 kWA = 2,5 m²Th: 140 → 30 °CTc: 10 → 85 °C
U = W/(m²·K)
4.متوسطة
الطولT180 °C35 °C80 °C15 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

ينقل مبادل حراري متعاكس الجريان 420 kW. يبرد المائع الساخن من 180 إلى 35 °C ويسخن المائع البارد من 15 إلى 80 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 1000 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

Q̇ = 420 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 180 → 35 °CTc: 15 → 80 °C
A = m²
5.صعبة
الطولT105 °C45 °C86,03 °C20 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

يبرد زيت ساخن (1 kg/s، cp = 2,3 kJ/(kg·K)) من 105 إلى 45 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 0,5 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 = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 105 → 45 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.صعبة
الطولT100 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂بخار يتكاثف

يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 100 °C على السطح الخارجي لأنابيب مكثّف مساحة انتقال الحرارة فيه 3 m² و U = 1000 W/(m²·K). يدخل ماء التبريد (2 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الأنابيب عند 25 °C. أوجد درجة حرارة الماء الخارج Tc,out.

Ts = 100 °CA = 3 m²U = 1000 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C

مفتاح الإجابات

  1. 1. Q̇ = 173 kW
  2. 2. ΔTlm = 50,49 K
  3. 3. U = 2197 W/(m²·K)
  4. 4. A = 8,45 m²
  5. 5. A = 4,211 m²
  6. 6. Tc,out = 47,61 °C

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