1.سهلة
في مبادل حراري متوازي الجريان يبرد المائع الساخن من 85 إلى 70 °C بينما يسخن المائع البارد من 15 إلى 30 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.
Th: 85 → 70 °CTc: 15 → 30 °C
ΔTlm = K
ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات
2.سهلة
في مبادل حراري متوازي الجريان يبرد المائع الساخن من 80 إلى 40 °C بينما يسخن المائع البارد من 20 إلى 35 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.
Th: 80 → 40 °CTc: 20 → 35 °C
ΔTlm = K
3.متوسطة
مبادل حراري من نوع الغلاف والأنابيب (ممرّ واحد للغلاف، ممرّان للأنابيب) يجب أن ينقل 210 kW. يبرد المائع الساخن من 155 إلى 60 °C ويسخن المائع البارد من 20 إلى 45 °C. معامل تصحيح LMTD لهذا الترتيب F = 0,95، و U = 500 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 210 kWF = 0,95U = 500 W/(m²·K)Th: 155 → 60 °CTc: 20 → 45 °C
A = m²
4.متوسطة
مبادل حراري متعاكس الجريان ينقل 360 kW. مساحة انتقال الحرارة فيه 10 m². يبرد المائع الساخن من 100 إلى 55 °C ويسخن المائع البارد من 25 إلى 50 °C. أوجد معامل انتقال الحرارة الكلي U.
Q̇ = 360 kWA = 10 m²Th: 100 → 55 °CTc: 25 → 50 °C
U = W/(m²·K)
5.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 90 إلى 50 °C. يدخل الماء (1 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) في الحيّز الحلقي عند 15 °C. قطر الأنبوب الداخلي 25 mm، و U = 500 W/(m²·K) مبني على هذا القطر. أوجد طول الأنبوب المطلوب L.
ṁh = 0,8 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 90 → 50 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 15 °CD = 25 mmU = 500 W/(m²·K)
L = m
6.صعبة
في مبادل حراري متعاكس الجريان للتيارين معدّل السعة الحرارية نفسه، ṁ·cp = 3 kW/K. يدخل التيار الساخن عند 140 °C والتيار البارد عند 20 °C. للمبادل A = 5 m² و U = 300 W/(m²·K). أوجد درجة حرارة الساخن الخارج Th,out.
Ch = Cc = 3 kW/KTh,in = 140 °CTc,in = 20 °CA = 5 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C
مفتاح الإجابات
- 1. ΔTlm = 53,61 K
- 2. ΔTlm = 22,13 K
- 3. A = 6,389 m²
- 4. U = 919,5 W/(m²·K)
- 5. L = 37,26 m
- 6. Th,out = 100 °C
حلول كاملة خطوة بخطوة: تدرّب على هذا الموضوع في examproblems.com.