ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات

مبادل حراري متعاكس الجريان مساحة انتقال الحرارة فيه 5 m² ومعامل انتقال الحرارة الكلي 1500 W/(m²·K). يبرد المائع الساخن من 170 إلى 45 °C ويسخن المائع البارد من 20 إلى 55 °C. أوجد معدّل انتقال الحرارة Q̇.

زيت ساخن (0,5 kg/s، c_p = 2,3 kJ/(kg·K)) يبرد من 130 إلى 100 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 0,5 kg/s من الماء (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 30 °C. لا تُفقد حرارة إلى المحيط. أوجد درجة حرارة الماء الخارج T_c,out.

في مكثّف، يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 140 °C على السطح الخارجي للأنابيب. يجري ماء التبريد (1,5 kg/s، c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) داخل الأنابيب ويسخن من 25 إلى 55 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 3500 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

ينقل مبادل حراري متعاكس الجريان 180 kW. يبرد المائع الساخن من 150 إلى 75 °C ويسخن المائع البارد من 15 إلى 95 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 800 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

في مبادل حراري مزدوج الأنبوب متعاكس الجريان، يجري زيت ساخن (0,8 kg/s، c_p = 2,1 kJ/(kg·K)) في الأنبوب الداخلي ويبرد من 95 إلى 65 °C. يدخل الماء (0,2 kg/s، c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) في الحيّز الحلقي عند 15 °C. قطر الأنبوب الداخلي 50 mm، و U = 500 W/(m²·K) مبني على هذا القطر. أوجد طول الأنبوب المطلوب L.

يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 120 °C على السطح الخارجي لأنابيب مكثّف مساحة انتقال الحرارة فيه 1,5 m² و U = 2000 W/(m²·K). يدخل ماء التبريد (2 kg/s، c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) الأنابيب عند 30 °C. أوجد درجة حرارة الماء الخارج T_c,out.