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.

ورقة عمل جديدةتدرّب عبر الإنترنت مع التلميحات

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
الطولT165 °C75 °C95 °C15 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

في مبادل حراري متعاكس الجريان يبرد المائع الساخن من 165 إلى 75 °C بينما يسخن المائع البارد من 15 إلى 95 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.

Th: 165 → 75 °CTc: 15 → 95 °C
ΔTlm = K
2.سهلة
الطولT135 °C70 °C?10 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

زيت ساخن (1,5 kg/s، cp = 2,5 kJ/(kg·K)) يبرد من 135 إلى 70 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 0,8 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 10 °C. لا تُفقد حرارة إلى المحيط. أوجد درجة حرارة الماء الخارج Tc,out.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 135 → 70 °Cṁc = 0,8 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
3.متوسطة
الطولT125 °C80 °C10 °C25 °CΔT₁ΔT₂جريان متوازٍ

ينقل مبادل حراري متوازي الجريان 450 kW. يبرد المائع الساخن من 125 إلى 80 °C ويسخن المائع البارد من 10 إلى 25 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 300 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

Q̇ = 450 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 125 → 80 °CTc: 10 → 25 °C
A = m²
4.متوسطة
الطولT105 °C65 °C80 °C30 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

مبادل حراري من نوع الغلاف والأنابيب (ممرّ واحد للغلاف، ممرّان للأنابيب) يجب أن ينقل 560 kW. يبرد المائع الساخن من 105 إلى 65 °C ويسخن المائع البارد من 30 إلى 80 °C. معامل تصحيح LMTD لهذا الترتيب F = 0,92، و U = 1000 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

Q̇ = 560 kWF = 0,92U = 1000 W/(m²·K)Th: 105 → 65 °CTc: 30 → 80 °C
A = m²
5.صعبة
الطولT100 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂بخار يتكاثف

يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 100 °C على السطح الخارجي لأنابيب مكثّف مساحة انتقال الحرارة فيه 5 m² و U = 1500 W/(m²·K). يدخل ماء التبريد (2 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الأنابيب عند 15 °C. أوجد درجة حرارة الماء الخارج Tc,out.

Ts = 100 °CA = 5 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
6.صعبة
الطولT90 °C35 °C45,26 °C15 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

يبرد زيت ساخن (0,5 kg/s، cp = 2,3 kJ/(kg·K)) من 90 إلى 35 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 0,5 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 15 °C. مع U = 500 W/(m²·K)، أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 90 → 35 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²

مفتاح الإجابات

  1. 1. ΔTlm = 64,87 K
  2. 2. Tc,out = 82,89 °C
  3. 3. A = 18,44 m²
  4. 4. A = 20,48 m²
  5. 5. Tc,out = 65,34 °C
  6. 6. A = 4,117 m²

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