1.سهلة
في مبادل حراري متعاكس الجريان يبرد المائع الساخن من 170 إلى 155 °C بينما يسخن المائع البارد من 10 إلى 100 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.
Th: 170 → 155 °CTc: 10 → 100 °C
ΔTlm = K
ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات
2.سهلة
في مبادل حراري يُبرَّد 2,5 kg/s من ماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) من 60 إلى 35 °C. أوجد معدّل انتقال الحرارة Q̇.
ṁ = 2,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)T: 60 → 35 °C
Q̇ = kW
3.متوسطة
مبادل حراري من نوع الغلاف والأنابيب (ممرّ واحد للغلاف، ممرّان للأنابيب) يجب أن ينقل 410 kW. يبرد المائع الساخن من 145 إلى 50 °C ويسخن المائع البارد من 15 إلى 135 °C. معامل تصحيح LMTD لهذا الترتيب F = 0,9، و U = 1000 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 410 kWF = 0,9U = 1000 W/(m²·K)Th: 145 → 50 °CTc: 15 → 135 °C
A = m²
4.متوسطة
في مكثّف، يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 140 °C على السطح الخارجي للأنابيب. يجري ماء التبريد (1 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) داخل الأنابيب ويسخن من 10 إلى 80 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 1000 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Ts = 140 °Cṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 80 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
5.صعبة
يبرد زيت ساخن (2 kg/s، cp = 2,1 kJ/(kg·K)) من 145 إلى 85 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 3 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 25 °C. مع U = 500 W/(m²·K)، أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
ṁh = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 145 → 85 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.صعبة
يبرد زيت ساخن (1,5 kg/s، cp = 2,3 kJ/(kg·K)) من 145 إلى 90 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 0,5 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 = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 145 → 90 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
مفتاح الإجابات
- 1. ΔTlm = 103 K
- 2. Q̇ = 261,3 kW
- 3. A = 22,83 m²
- 4. A = 3,232 m²
- 5. A = 6,44 m²
- 6. A = 7,592 m²
حلول كاملة خطوة بخطوة: تدرّب على هذا الموضوع في examproblems.com.