1.سهلة
في مبادل حراري متوازي الجريان يبرد المائع الساخن من 90 إلى 70 °C بينما يسخن المائع البارد من 30 إلى 40 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.
Th: 90 → 70 °CTc: 30 → 40 °C
ΔTlm = K
ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات
2.سهلة
في مبادل حراري يُبرَّد 0,5 kg/s من خليط الجلايكول (cp = 3,6 kJ/(kg·K)) من 80 إلى 35 °C. أوجد معدّل انتقال الحرارة Q̇.
ṁ = 0,5 kg/scp = 3,6 kJ/(kg·K)T: 80 → 35 °C
Q̇ = kW
3.متوسطة
ينقل مبادل حراري متوازي الجريان 370 kW. يبرد المائع الساخن من 105 إلى 65 °C ويسخن المائع البارد من 15 إلى 55 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 300 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 370 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 105 → 65 °CTc: 15 → 55 °C
A = m²
4.متوسطة
في مكثّف، يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 130 °C على السطح الخارجي للأنابيب. يجري ماء التبريد (1,5 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) داخل الأنابيب ويسخن من 20 إلى 115 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 1500 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Ts = 130 °Cṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 115 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
5.صعبة
في مبادل حراري مزدوج الأنبوب متعاكس الجريان، يجري زيت ساخن (0,3 kg/s، cp = 2,1 kJ/(kg·K)) في الأنبوب الداخلي ويبرد من 135 إلى 75 °C. يدخل الماء (1 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) في الحيّز الحلقي عند 25 °C. قطر الأنبوب الداخلي 20 mm، و U = 200 W/(m²·K) مبني على هذا القطر. أوجد طول الأنبوب المطلوب L.
ṁh = 0,3 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 135 → 75 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 25 °CD = 20 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m
6.صعبة
يبرد زيت ساخن (1,5 kg/s، cp = 2,1 kJ/(kg·K)) من 130 إلى 75 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 1,5 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 15 °C. مع U = 300 W/(m²·K)، أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 130 → 75 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
مفتاح الإجابات
- 1. ΔTlm = 43,28 K
- 2. Q̇ = 81 kW
- 3. A = 33,87 m²
- 4. A = 8,328 m²
- 5. L = 41,48 m
- 6. A = 7,93 m²
حلول كاملة خطوة بخطوة: تدرّب على هذا الموضوع في examproblems.com.