1.سهلة
في مبادل حراري يُبرَّد 3 kg/s من ماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) من 115 إلى 70 °C. أوجد معدّل انتقال الحرارة Q̇.
ṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)T: 115 → 70 °C
Q̇ = kW
ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات
2.سهلة
زيت ساخن (1 kg/s، cp = 2,3 kJ/(kg·K)) يبرد من 100 إلى 50 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 1,5 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 20 °C. لا تُفقد حرارة إلى المحيط. أوجد درجة حرارة الماء الخارج Tc,out.
ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 100 → 50 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
3.متوسطة
ينقل مبادل حراري متوازي الجريان 300 kW. يبرد المائع الساخن من 135 إلى 85 °C ويسخن المائع البارد من 20 إلى 60 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 1000 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 300 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 135 → 85 °CTc: 20 → 60 °C
A = m²
4.متوسطة
مبادل حراري متوازي الجريان ينقل 420 kW. مساحة انتقال الحرارة فيه 2 m². يبرد المائع الساخن من 140 إلى 90 °C ويسخن المائع البارد من 20 إلى 65 °C. أوجد معامل انتقال الحرارة الكلي U.
Q̇ = 420 kWA = 2 m²Th: 140 → 90 °CTc: 20 → 65 °C
U = W/(m²·K)
5.صعبة
في مبادل حراري مزدوج الأنبوب متعاكس الجريان، يجري زيت ساخن (1 kg/s، cp = 2,5 kJ/(kg·K)) في الأنبوب الداخلي ويبرد من 130 إلى 95 °C. يدخل الماء (0,5 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) في الحيّز الحلقي عند 20 °C. قطر الأنبوب الداخلي 25 mm، و U = 200 W/(m²·K) مبني على هذا القطر. أوجد طول الأنبوب المطلوب L.
ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 130 → 95 °Cṁc = 0,5 kg/sTc,in = 20 °CD = 25 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m
6.صعبة
يبرد زيت ساخن (0,5 kg/s، cp = 2,1 kJ/(kg·K)) من 85 إلى 40 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 1,5 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 20 °C. مع U = 500 W/(m²·K)، أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 85 → 40 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
مفتاح الإجابات
- 1. Q̇ = 564,3 kW
- 2. Tc,out = 38,34 °C
- 3. A = 5,087 m²
- 4. U = 3467 W/(m²·K)
- 5. L = 77,89 m
- 6. A = 2,662 m²
حلول كاملة خطوة بخطوة: تدرّب على هذا الموضوع في examproblems.com.