1.سهلة
في مبادل حراري متوازي الجريان يبرد المائع الساخن من 85 إلى 55 °C بينما يسخن المائع البارد من 10 إلى 20 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.
Th: 85 → 55 °CTc: 10 → 20 °C
ΔTlm = K
ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات
2.سهلة
في مبادل حراري متعاكس الجريان يبرد المائع الساخن من 150 إلى 110 °C بينما يسخن المائع البارد من 30 إلى 90 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.
Th: 150 → 110 °CTc: 30 → 90 °C
ΔTlm = K
3.متوسطة
في مكثّف، يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 105 °C على السطح الخارجي للأنابيب. يجري ماء التبريد (1 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) داخل الأنابيب ويسخن من 10 إلى 65 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 2500 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Ts = 105 °Cṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 65 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
4.متوسطة
مبادل حراري متعاكس الجريان ينقل 260 kW. مساحة انتقال الحرارة فيه 4 m². يبرد المائع الساخن من 125 إلى 110 °C ويسخن المائع البارد من 20 إلى 50 °C. أوجد معامل انتقال الحرارة الكلي U.
Q̇ = 260 kWA = 4 m²Th: 125 → 110 °CTc: 20 → 50 °C
U = W/(m²·K)
5.صعبة
في مبادل حراري متعاكس الجريان للتيارين معدّل السعة الحرارية نفسه، ṁ·cp = 2 kW/K. يدخل التيار الساخن عند 150 °C والتيار البارد عند 25 °C. للمبادل A = 3 m² و U = 200 W/(m²·K). أوجد درجة حرارة الساخن الخارج Th,out.
Ch = Cc = 2 kW/KTh,in = 150 °CTc,in = 25 °CA = 3 m²U = 200 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.صعبة
في مبادل حراري مزدوج الأنبوب متعاكس الجريان، يجري زيت ساخن (0,5 kg/s، cp = 2,5 kJ/(kg·K)) في الأنبوب الداخلي ويبرد من 140 إلى 85 °C. يدخل الماء (1,5 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) في الحيّز الحلقي عند 25 °C. قطر الأنبوب الداخلي 32 mm، و U = 200 W/(m²·K) مبني على هذا القطر. أوجد طول الأنبوب المطلوب L.
ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 140 → 85 °Cṁc = 1,5 kg/sTc,in = 25 °CD = 32 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m
مفتاح الإجابات
- 1. ΔTlm = 52,48 K
- 2. ΔTlm = 69,52 K
- 3. A = 1,446 m²
- 4. U = 790,1 W/(m²·K)
- 5. Th,out = 121,2 °C
- 6. L = 42,74 m
حلول كاملة خطوة بخطوة: تدرّب على هذا الموضوع في examproblems.com.