1.سهلة
في مبادل حراري متعاكس الجريان يبرد المائع الساخن من 110 إلى 40 °C بينما يسخن المائع البارد من 15 إلى 75 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.
Th: 110 → 40 °CTc: 15 → 75 °C
ΔTlm = K
ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات
2.سهلة
في مبادل حراري يُبرَّد 0,3 kg/s من خليط الجلايكول (cp = 3,6 kJ/(kg·K)) من 75 إلى 25 °C. أوجد معدّل انتقال الحرارة Q̇.
ṁ = 0,3 kg/scp = 3,6 kJ/(kg·K)T: 75 → 25 °C
Q̇ = kW
3.متوسطة
ينقل مبادل حراري متوازي الجريان 430 kW. يبرد المائع الساخن من 135 إلى 110 °C ويسخن المائع البارد من 15 إلى 80 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 1000 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 430 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 135 → 110 °CTc: 15 → 80 °C
A = m²
4.متوسطة
في مكثّف، يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 120 °C على السطح الخارجي للأنابيب. يجري ماء التبريد (5 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) داخل الأنابيب ويسخن من 25 إلى 85 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 2000 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Ts = 120 °Cṁ = 5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 25 → 85 °CU = 2000 W/(m²·K)
A = m²
5.صعبة
في مبادل حراري مزدوج الأنبوب متعاكس الجريان، يجري زيت ساخن (1 kg/s، cp = 2,1 kJ/(kg·K)) في الأنبوب الداخلي ويبرد من 125 إلى 85 °C. يدخل الماء (0,2 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) في الحيّز الحلقي عند 10 °C. قطر الأنبوب الداخلي 25 mm، و U = 150 W/(m²·K) مبني على هذا القطر. أوجد طول الأنبوب المطلوب L.
ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 125 → 85 °Cṁc = 0,2 kg/sTc,in = 10 °CD = 25 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m
6.صعبة
يبرد زيت ساخن (0,5 kg/s، cp = 2,5 kJ/(kg·K)) من 110 إلى 70 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 0,5 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 30 °C. مع U = 500 W/(m²·K)، أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 110 → 70 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
مفتاح الإجابات
- 1. ΔTlm = 29,72 K
- 2. Q̇ = 54 kW
- 3. A = 6,623 m²
- 4. A = 10,43 m²
- 5. L = 193,6 m
- 6. A = 2,101 m²
حلول كاملة خطوة بخطوة: تدرّب على هذا الموضوع في examproblems.com.