1.سهلة
في مبادل حراري متعاكس الجريان يبرد المائع الساخن من 155 إلى 115 °C بينما يسخن المائع البارد من 20 إلى 120 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.
Th: 155 → 115 °CTc: 20 → 120 °C
ΔTlm = K
ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات
2.سهلة
في مبادل حراري متعاكس الجريان يبرد المائع الساخن من 110 إلى 75 °C بينما يسخن المائع البارد من 30 إلى 80 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.
Th: 110 → 75 °CTc: 30 → 80 °C
ΔTlm = K
3.متوسطة
في مكثّف، يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 100 °C على السطح الخارجي للأنابيب. يجري ماء التبريد (5 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) داخل الأنابيب ويسخن من 25 إلى 55 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 1500 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Ts = 100 °Cṁ = 5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 25 → 55 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
4.متوسطة
ينقل مبادل حراري متوازي الجريان 300 kW. يبرد المائع الساخن من 145 إلى 75 °C ويسخن المائع البارد من 30 إلى 70 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 200 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 300 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 145 → 75 °CTc: 30 → 70 °C
A = m²
5.صعبة
في مبادل حراري متعاكس الجريان للتيارين معدّل السعة الحرارية نفسه، ṁ·cp = 3 kW/K. يدخل التيار الساخن عند 135 °C والتيار البارد عند 10 °C. للمبادل A = 5 m² و U = 300 W/(m²·K). أوجد درجة حرارة الساخن الخارج Th,out.
Ch = Cc = 3 kW/KTh,in = 135 °CTc,in = 10 °CA = 5 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.صعبة
يبرد زيت ساخن (2 kg/s، cp = 2,3 kJ/(kg·K)) من 150 إلى 55 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 2 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 15 °C. مع U = 200 W/(m²·K)، أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 150 → 55 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
مفتاح الإجابات
- 1. ΔTlm = 60,09 K
- 2. ΔTlm = 36,99 K
- 3. A = 7,118 m²
- 4. A = 42,76 m²
- 5. Th,out = 93,33 °C
- 6. A = 37,16 m²
حلول كاملة خطوة بخطوة: تدرّب على هذا الموضوع في examproblems.com.