1.سهلة
في مبادل حراري متوازي الجريان يبرد المائع الساخن من 155 إلى 140 °C بينما يسخن المائع البارد من 25 إلى 65 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.
Th: 155 → 140 °CTc: 25 → 65 °C
ΔTlm = K
ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات
2.سهلة
في مبادل حراري متعاكس الجريان يبرد المائع الساخن من 105 إلى 90 °C بينما يسخن المائع البارد من 20 إلى 30 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.
Th: 105 → 90 °CTc: 20 → 30 °C
ΔTlm = K
3.متوسطة
مبادل حراري من نوع الغلاف والأنابيب (ممرّ واحد للغلاف، ممرّان للأنابيب) يجب أن ينقل 190 kW. يبرد المائع الساخن من 160 إلى 50 °C ويسخن المائع البارد من 20 إلى 115 °C. معامل تصحيح LMTD لهذا الترتيب F = 0,92، و U = 300 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 190 kWF = 0,92U = 300 W/(m²·K)Th: 160 → 50 °CTc: 20 → 115 °C
A = m²
4.متوسطة
مبادل حراري من نوع الغلاف والأنابيب (ممرّ واحد للغلاف، ممرّان للأنابيب) يجب أن ينقل 560 kW. يبرد المائع الساخن من 135 إلى 65 °C ويسخن المائع البارد من 25 إلى 65 °C. معامل تصحيح LMTD لهذا الترتيب F = 0,88، و U = 1000 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 560 kWF = 0,88U = 1000 W/(m²·K)Th: 135 → 65 °CTc: 25 → 65 °C
A = m²
5.صعبة
يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 100 °C على السطح الخارجي لأنابيب مكثّف مساحة انتقال الحرارة فيه 3 m² و U = 2000 W/(m²·K). يدخل ماء التبريد (1 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الأنابيب عند 30 °C. أوجد درجة حرارة الماء الخارج Tc,out.
Ts = 100 °CA = 3 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
6.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 25 °C. للمبادل A = 1,5 m² و U = 800 W/(m²·K). أوجد درجة حرارة الساخن الخارج Th,out.
Ch = Cc = 3 kW/KTh,in = 175 °CTc,in = 25 °CA = 1,5 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C
مفتاح الإجابات
- 1. ΔTlm = 99,99 K
- 2. ΔTlm = 72,47 K
- 3. A = 18,61 m²
- 4. A = 11,87 m²
- 5. Tc,out = 83,34 °C
- 6. Th,out = 132,1 °C
حلول كاملة خطوة بخطوة: تدرّب على هذا الموضوع في examproblems.com.