1.سهلة
في مبادل حراري يُسخَّن 1 kg/s من ماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) من 10 إلى 75 °C. أوجد معدّل انتقال الحرارة Q̇.
ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)T: 10 → 75 °C
Q̇ = kW
ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات
2.سهلة
في مبادل حراري متعاكس الجريان يبرد المائع الساخن من 170 إلى 145 °C بينما يسخن المائع البارد من 20 إلى 55 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.
Th: 170 → 145 °CTc: 20 → 55 °C
ΔTlm = K
3.متوسطة
ينقل مبادل حراري متعاكس الجريان 280 kW. يبرد المائع الساخن من 140 إلى 65 °C ويسخن المائع البارد من 20 إلى 85 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 200 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 280 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 140 → 65 °CTc: 20 → 85 °C
A = m²
4.متوسطة
مبادل حراري من نوع الغلاف والأنابيب (ممرّ واحد للغلاف، ممرّان للأنابيب) يجب أن ينقل 550 kW. يبرد المائع الساخن من 150 إلى 115 °C ويسخن المائع البارد من 20 إلى 100 °C. معامل تصحيح LMTD لهذا الترتيب F = 0,8، و U = 1000 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 550 kWF = 0,8U = 1000 W/(m²·K)Th: 150 → 115 °CTc: 20 → 100 °C
A = m²
5.صعبة
في مبادل حراري مزدوج الأنبوب متعاكس الجريان، يجري زيت ساخن (0,5 kg/s، cp = 2,5 kJ/(kg·K)) في الأنبوب الداخلي ويبرد من 90 إلى 50 °C. يدخل الماء (0,5 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) في الحيّز الحلقي عند 10 °C. قطر الأنبوب الداخلي 50 mm، و U = 400 W/(m²·K) مبني على هذا القطر. أوجد طول الأنبوب المطلوب L.
ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 90 → 50 °Cṁc = 0,5 kg/sTc,in = 10 °CD = 50 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m
6.صعبة
يبرد زيت ساخن (2 kg/s، cp = 2,5 kJ/(kg·K)) من 140 إلى 85 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 1,5 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 15 °C. مع U = 1500 W/(m²·K)، أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
ṁh = 2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 140 → 85 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
مفتاح الإجابات
- 1. Q̇ = 271,7 kW
- 2. ΔTlm = 119,9 K
- 3. A = 28,09 m²
- 4. A = 9,806 m²
- 5. L = 16,72 m
- 6. A = 2,43 m²
حلول كاملة خطوة بخطوة: تدرّب على هذا الموضوع في examproblems.com.