1.سهلة
في مبادل حراري متعاكس الجريان يبرد المائع الساخن من 100 إلى 65 °C بينما يسخن المائع البارد من 25 إلى 65 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.
Th: 100 → 65 °CTc: 25 → 65 °C
ΔTlm = K
ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات
2.سهلة
مبادل حراري متعاكس الجريان مساحة انتقال الحرارة فيه 0,5 m² ومعامل انتقال الحرارة الكلي 200 W/(m²·K). يبرد المائع الساخن من 125 إلى 105 °C ويسخن المائع البارد من 20 إلى 30 °C. أوجد معدّل انتقال الحرارة Q̇.
A = 0,5 m²U = 200 W/(m²·K)Th: 125 → 105 °CTc: 20 → 30 °C
Q̇ = kW
3.متوسطة
ينقل مبادل حراري متعاكس الجريان 20 kW. يبرد المائع الساخن من 160 إلى 120 °C ويسخن المائع البارد من 25 إلى 150 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 800 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 20 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 160 → 120 °CTc: 25 → 150 °C
A = m²
4.متوسطة
مبادل حراري من نوع الغلاف والأنابيب (ممرّ واحد للغلاف، ممرّان للأنابيب) يجب أن ينقل 340 kW. يبرد المائع الساخن من 165 إلى 60 °C ويسخن المائع البارد من 15 إلى 80 °C. معامل تصحيح LMTD لهذا الترتيب F = 0,92، و U = 200 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 340 kWF = 0,92U = 200 W/(m²·K)Th: 165 → 60 °CTc: 15 → 80 °C
A = m²
5.صعبة
في مبادل حراري متعاكس الجريان للتيارين معدّل السعة الحرارية نفسه، ṁ·cp = 3 kW/K. يدخل التيار الساخن عند 175 °C والتيار البارد عند 10 °C. للمبادل A = 5 m² و U = 500 W/(m²·K). أوجد درجة حرارة الساخن الخارج Th,out.
Ch = Cc = 3 kW/KTh,in = 175 °CTc,in = 10 °CA = 5 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.صعبة
يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 105 °C على السطح الخارجي لأنابيب مكثّف مساحة انتقال الحرارة فيه 1 m² و U = 2000 W/(m²·K). يدخل ماء التبريد (1 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الأنابيب عند 25 °C. أوجد درجة حرارة الماء الخارج Tc,out.
Ts = 105 °CA = 1 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
مفتاح الإجابات
- 1. ΔTlm = 37,44 K
- 2. Q̇ = 8,991 kW
- 3. A = 0,6621 m²
- 4. A = 29,38 m²
- 5. Th,out = 100 °C
- 6. Tc,out = 55,42 °C
حلول كاملة خطوة بخطوة: تدرّب على هذا الموضوع في examproblems.com.