ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات

ورقة عمل مجانية قابلة للطباعة في المبادلات الحرارية (LMTD): 6 مسألة من السهل إلى مستوى الامتحان، مع مفتاح الإجابات. اطبعها أو احفظها بصيغة PDF.

ورقة عمل جديدةتدرّب عبر الإنترنت مع التلميحات

للمعلمين: يمكن طباعتها ونسخها واستخدامها في الصف مجانًا. كل ورقة عمل جديدة لها قيم جديدة ومفتاح إجابات خاص بها. نقدّر إضافة رابط إلى ExamProblems في صفحة مقررك.

الاسم: ____________________   التاريخ: ____________

1.سهلة

في مبادل حراري يُسخَّن 1,2 kg/s من ماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) من 40 إلى 60 °C. أوجد معدّل انتقال الحرارة Q̇.

ṁ = 1,2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)T: 40 → 60 °C
Q̇ = kW
2.سهلة
الطولT130 °C85 °C?15 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

زيت ساخن (1,5 kg/s، cp = 2,1 kJ/(kg·K)) يبرد من 130 إلى 85 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 1 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 15 °C. لا تُفقد حرارة إلى المحيط. أوجد درجة حرارة الماء الخارج Tc,out.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 130 → 85 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
3.متوسطة
الطولT115 °C55 °C50 °C10 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

مبادل حراري من نوع الغلاف والأنابيب (ممرّ واحد للغلاف، ممرّان للأنابيب) يجب أن ينقل 790 kW. يبرد المائع الساخن من 115 إلى 55 °C ويسخن المائع البارد من 10 إلى 50 °C. معامل تصحيح LMTD لهذا الترتيب F = 0,8، و U = 200 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

Q̇ = 790 kWF = 0,8U = 200 W/(m²·K)Th: 115 → 55 °CTc: 10 → 50 °C
A = m²
4.متوسطة
الطولT110 °C10 °C25 °CΔT₁ΔT₂بخار يتكاثف

في مكثّف، يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 110 °C على السطح الخارجي للأنابيب. يجري ماء التبريد (5 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) داخل الأنابيب ويسخن من 10 إلى 25 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 2500 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

Ts = 110 °Cṁ = 5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 25 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
5.صعبة
الطولT175 °C??30 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

في مبادل حراري متعاكس الجريان للتيارين معدّل السعة الحرارية نفسه، ṁ·cp = 4 kW/K. يدخل التيار الساخن عند 175 °C والتيار البارد عند 30 °C. للمبادل A = 5 m² و U = 500 W/(m²·K). أوجد درجة حرارة الساخن الخارج Th,out.

Ch = Cc = 4 kW/KTh,in = 175 °CTc,in = 30 °CA = 5 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.صعبة
الطولT100 °C65 °C?15 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

في مبادل حراري مزدوج الأنبوب متعاكس الجريان، يجري زيت ساخن (1 kg/s، cp = 2,5 kJ/(kg·K)) في الأنبوب الداخلي ويبرد من 100 إلى 65 °C. يدخل الماء (0,3 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) في الحيّز الحلقي عند 15 °C. قطر الأنبوب الداخلي 40 mm، و U = 300 W/(m²·K) مبني على هذا القطر. أوجد طول الأنبوب المطلوب L.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 100 → 65 °Cṁc = 0,3 kg/sTc,in = 15 °CD = 40 mmU = 300 W/(m²·K)
L = m

مفتاح الإجابات

  1. 1. Q̇ = 100,3 kW
  2. 2. Tc,out = 48,91 °C
  3. 3. A = 90,78 m²
  4. 4. A = 1,359 m²
  5. 5. Th,out = 119,2 °C
  6. 6. L = 79,37 m

حلول كاملة خطوة بخطوة: تدرّب على هذا الموضوع في examproblems.com.