1.سهلة
في مبادل حراري يُسخَّن 2 kg/s من ماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) من 10 إلى 90 °C. أوجد معدّل انتقال الحرارة Q̇.
ṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)T: 10 → 90 °C
Q̇ = kW
ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات
2.سهلة
في مبادل حراري متعاكس الجريان يبرد المائع الساخن من 180 إلى 85 °C بينما يسخن المائع البارد من 25 إلى 50 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.
Th: 180 → 85 °CTc: 25 → 50 °C
ΔTlm = K
3.متوسطة
ينقل مبادل حراري متوازي الجريان 480 kW. يبرد المائع الساخن من 150 إلى 130 °C ويسخن المائع البارد من 30 إلى 85 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 1500 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 480 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 150 → 130 °CTc: 30 → 85 °C
A = m²
4.متوسطة
ينقل مبادل حراري متوازي الجريان 370 kW. يبرد المائع الساخن من 145 إلى 95 °C ويسخن المائع البارد من 10 إلى 50 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 300 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 370 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 145 → 95 °CTc: 10 → 50 °C
A = m²
5.صعبة
في مبادل حراري مزدوج الأنبوب متعاكس الجريان، يجري زيت ساخن (0,8 kg/s، cp = 2,3 kJ/(kg·K)) في الأنبوب الداخلي ويبرد من 110 إلى 65 °C. يدخل الماء (1 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) في الحيّز الحلقي عند 15 °C. قطر الأنبوب الداخلي 32 mm، و U = 400 W/(m²·K) مبني على هذا القطر. أوجد طول الأنبوب المطلوب L.
ṁh = 0,8 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 110 → 65 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 15 °CD = 32 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m
6.صعبة
يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 110 °C على السطح الخارجي لأنابيب مكثّف مساحة انتقال الحرارة فيه 8 m² و U = 2000 W/(m²·K). يدخل ماء التبريد (2 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الأنابيب عند 20 °C. أوجد درجة حرارة الماء الخارج Tc,out.
Ts = 110 °CA = 8 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
مفتاح الإجابات
- 1. Q̇ = 668,8 kW
- 2. ΔTlm = 90,53 K
- 3. A = 4,185 m²
- 4. A = 15,06 m²
- 5. L = 33,35 m
- 6. Tc,out = 96,72 °C
حلول كاملة خطوة بخطوة: تدرّب على هذا الموضوع في examproblems.com.