1.سهلة
في مبادل حراري متوازي الجريان يبرد المائع الساخن من 145 إلى 90 °C بينما يسخن المائع البارد من 15 إلى 25 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.
Th: 145 → 90 °CTc: 15 → 25 °C
ΔTlm = K
ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات
2.سهلة
في مبادل حراري يُسخَّن 0,3 kg/s من زيت خفيف (cp = 2,1 kJ/(kg·K)) من 10 إلى 70 °C. أوجد معدّل انتقال الحرارة Q̇.
ṁ = 0,3 kg/scp = 2,1 kJ/(kg·K)T: 10 → 70 °C
Q̇ = kW
3.متوسطة
ينقل مبادل حراري متعاكس الجريان 480 kW. يبرد المائع الساخن من 80 إلى 30 °C ويسخن المائع البارد من 15 إلى 70 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 800 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 480 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 80 → 30 °CTc: 15 → 70 °C
A = m²
4.متوسطة
ينقل مبادل حراري متوازي الجريان 200 kW. يبرد المائع الساخن من 180 إلى 65 °C ويسخن المائع البارد من 10 إلى 40 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 1000 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 200 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 180 → 65 °CTc: 10 → 40 °C
A = m²
5.صعبة
يبرد زيت ساخن (0,5 kg/s، cp = 2,1 kJ/(kg·K)) من 160 إلى 135 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 0,5 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 30 °C. مع U = 300 W/(m²·K)، أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 160 → 135 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
6.صعبة
في مبادل حراري مزدوج الأنبوب متعاكس الجريان، يجري زيت ساخن (0,8 kg/s، cp = 2,1 kJ/(kg·K)) في الأنبوب الداخلي ويبرد من 130 إلى 90 °C. يدخل الماء (1,5 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) في الحيّز الحلقي عند 20 °C. قطر الأنبوب الداخلي 20 mm، و U = 150 W/(m²·K) مبني على هذا القطر. أوجد طول الأنبوب المطلوب L.
ṁh = 0,8 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 130 → 90 °Cṁc = 1,5 kg/sTc,in = 20 °CD = 20 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m
مفتاح الإجابات
- 1. ΔTlm = 93,78 K
- 2. Q̇ = 37,8 kW
- 3. A = 48,66 m²
- 4. A = 2,644 m²
- 5. A = 0,7876 m²
- 6. L = 85,1 m
حلول كاملة خطوة بخطوة: تدرّب على هذا الموضوع في examproblems.com.