1.سهلة
في مبادل حراري متوازي الجريان يبرد المائع الساخن من 85 إلى 50 °C بينما يسخن المائع البارد من 20 إلى 35 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.
Th: 85 → 50 °CTc: 20 → 35 °C
ΔTlm = K
ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات
2.سهلة
في مبادل حراري متعاكس الجريان يبرد المائع الساخن من 130 إلى 100 °C بينما يسخن المائع البارد من 15 إلى 55 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.
Th: 130 → 100 °CTc: 15 → 55 °C
ΔTlm = K
3.متوسطة
مبادل حراري من نوع الغلاف والأنابيب (ممرّ واحد للغلاف، ممرّان للأنابيب) يجب أن ينقل 780 kW. يبرد المائع الساخن من 95 إلى 45 °C ويسخن المائع البارد من 20 إلى 85 °C. معامل تصحيح LMTD لهذا الترتيب F = 0,95، و U = 300 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 780 kWF = 0,95U = 300 W/(m²·K)Th: 95 → 45 °CTc: 20 → 85 °C
A = m²
4.متوسطة
في مكثّف، يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 100 °C على السطح الخارجي للأنابيب. يجري ماء التبريد (1,5 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) داخل الأنابيب ويسخن من 15 إلى 30 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 1500 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Ts = 100 °Cṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 30 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
5.صعبة
في مبادل حراري متعاكس الجريان للتيارين معدّل السعة الحرارية نفسه، ṁ·cp = 1 kW/K. يدخل التيار الساخن عند 155 °C والتيار البارد عند 30 °C. للمبادل A = 6 m² و U = 200 W/(m²·K). أوجد درجة حرارة الساخن الخارج Th,out.
Ch = Cc = 1 kW/KTh,in = 155 °CTc,in = 30 °CA = 6 m²U = 200 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.صعبة
يبرد زيت ساخن (2 kg/s، cp = 2,5 kJ/(kg·K)) من 95 إلى 70 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 2 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 = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 95 → 70 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
مفتاح الإجابات
- 1. ΔTlm = 34,1 K
- 2. ΔTlm = 79,9 K
- 3. A = 167,2 m²
- 4. A = 0,8116 m²
- 5. Th,out = 86,82 °C
- 6. A = 5,015 m²
حلول كاملة خطوة بخطوة: تدرّب على هذا الموضوع في examproblems.com.