ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات

مبادل حراري متعاكس الجريان مساحة انتقال الحرارة فيه 6 m² ومعامل انتقال الحرارة الكلي 500 W/(m²·K). يبرد المائع الساخن من 105 إلى 90 °C ويسخن المائع البارد من 30 إلى 75 °C. أوجد معدّل انتقال الحرارة Q̇.

في مبادل حراري متعاكس الجريان يبرد المائع الساخن من 125 إلى 80 °C بينما يسخن المائع البارد من 30 إلى 50 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔT_lm.

في مكثّف، يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 100 °C على السطح الخارجي للأنابيب. يجري ماء التبريد (1 kg/s، c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) داخل الأنابيب ويسخن من 20 إلى 50 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 1500 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

في مكثّف، يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 100 °C على السطح الخارجي للأنابيب. يجري ماء التبريد (2 kg/s، c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) داخل الأنابيب ويسخن من 30 إلى 45 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 3000 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

في مبادل حراري مزدوج الأنبوب متعاكس الجريان، يجري زيت ساخن (1 kg/s، c_p = 2,5 kJ/(kg·K)) في الأنبوب الداخلي ويبرد من 135 إلى 90 °C. يدخل الماء (0,3 kg/s، c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) في الحيّز الحلقي عند 25 °C. قطر الأنبوب الداخلي 50 mm، و U = 200 W/(m²·K) مبني على هذا القطر. أوجد طول الأنبوب المطلوب L.

يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 130 °C على السطح الخارجي لأنابيب مكثّف مساحة انتقال الحرارة فيه 3 m² و U = 1500 W/(m²·K). يدخل ماء التبريد (2 kg/s، c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) الأنابيب عند 10 °C. أوجد درجة حرارة الماء الخارج T_c,out.