1.سهلة
في مبادل حراري متعاكس الجريان يبرد المائع الساخن من 100 إلى 60 °C بينما يسخن المائع البارد من 20 إلى 90 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.
Th: 100 → 60 °CTc: 20 → 90 °C
ΔTlm = K
ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات
2.سهلة
في مبادل حراري يُبرَّد 3 kg/s من ماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) من 100 إلى 50 °C. أوجد معدّل انتقال الحرارة Q̇.
ṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)T: 100 → 50 °C
Q̇ = kW
3.متوسطة
ينقل مبادل حراري متعاكس الجريان 220 kW. يبرد المائع الساخن من 105 إلى 80 °C ويسخن المائع البارد من 30 إلى 60 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 500 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 220 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 105 → 80 °CTc: 30 → 60 °C
A = m²
4.متوسطة
مبادل حراري من نوع الغلاف والأنابيب (ممرّ واحد للغلاف، ممرّان للأنابيب) يجب أن ينقل 180 kW. يبرد المائع الساخن من 105 إلى 45 °C ويسخن المائع البارد من 25 إلى 40 °C. معامل تصحيح LMTD لهذا الترتيب F = 0,9، و U = 200 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 180 kWF = 0,9U = 200 W/(m²·K)Th: 105 → 45 °CTc: 25 → 40 °C
A = m²
5.صعبة
يبرد زيت ساخن (0,5 kg/s، cp = 2,3 kJ/(kg·K)) من 180 إلى 90 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 1 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 25 °C. مع U = 800 W/(m²·K)، أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 180 → 90 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
6.صعبة
يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 110 °C على السطح الخارجي لأنابيب مكثّف مساحة انتقال الحرارة فيه 8 m² و U = 1500 W/(m²·K). يدخل ماء التبريد (1 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الأنابيب عند 15 °C. أوجد درجة حرارة الماء الخارج Tc,out.
Ts = 110 °CA = 8 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
مفتاح الإجابات
- 1. ΔTlm = 21,64 K
- 2. Q̇ = 627 kW
- 3. A = 9,272 m²
- 4. A = 26,19 m²
- 5. A = 1,378 m²
- 6. Tc,out = 104,6 °C
حلول كاملة خطوة بخطوة: تدرّب على هذا الموضوع في examproblems.com.