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
الطولT140 °C80 °C105 °C30 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

مبادل حراري متعاكس الجريان مساحة انتقال الحرارة فيه 15 m² ومعامل انتقال الحرارة الكلي 500 W/(m²·K). يبرد المائع الساخن من 140 إلى 80 °C ويسخن المائع البارد من 30 إلى 105 °C. أوجد معدّل انتقال الحرارة Q̇.

A = 15 m²U = 500 W/(m²·K)Th: 140 → 80 °CTc: 30 → 105 °C
Q̇ = kW
2.سهلة
الطولT175 °C120 °C85 °C20 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

في مبادل حراري متعاكس الجريان يبرد المائع الساخن من 175 إلى 120 °C بينما يسخن المائع البارد من 20 إلى 85 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.

Th: 175 → 120 °CTc: 20 → 85 °C
ΔTlm = K
3.متوسطة
الطولT90 °C55 °C75 °C15 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

ينقل مبادل حراري متعاكس الجريان 60 kW. يبرد المائع الساخن من 90 إلى 55 °C ويسخن المائع البارد من 15 إلى 75 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 800 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

Q̇ = 60 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 90 → 55 °CTc: 15 → 75 °C
A = m²
4.متوسطة
الطولT130 °C20 °C110 °CΔT₁ΔT₂بخار يتكاثف

في مكثّف، يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 130 °C على السطح الخارجي للأنابيب. يجري ماء التبريد (4 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) داخل الأنابيب ويسخن من 20 إلى 110 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 2000 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

Ts = 130 °Cṁ = 4 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 110 °CU = 2000 W/(m²·K)
A = m²
5.صعبة
الطولT150 °C50 °C58,49 °C25 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

يبرد زيت ساخن (1 kg/s، cp = 2,1 kJ/(kg·K)) من 150 إلى 50 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 1,5 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 25 °C. مع U = 200 W/(m²·K)، أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 150 → 50 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.صعبة
الطولT125 °C75 °C?20 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

في مبادل حراري مزدوج الأنبوب متعاكس الجريان، يجري زيت ساخن (0,5 kg/s، cp = 2,1 kJ/(kg·K)) في الأنبوب الداخلي ويبرد من 125 إلى 75 °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 = 250 W/(m²·K) مبني على هذا القطر. أوجد طول الأنبوب المطلوب L.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 125 → 75 °Cṁc = 1,5 kg/sTc,in = 20 °CD = 20 mmU = 250 W/(m²·K)
L = m

مفتاح الإجابات

  1. 1. Q̇ = 315,4 kW
  2. 2. ΔTlm = 94,91 K
  3. 3. A = 2,942 m²
  4. 4. A = 14,25 m²
  5. 5. A = 20,49 m²
  6. 6. L = 45,25 m

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