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.

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
الطولT95 °C35 °C30 °C10 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

مبادل حراري متعاكس الجريان مساحة انتقال الحرارة فيه 1 m² ومعامل انتقال الحرارة الكلي 800 W/(m²·K). يبرد المائع الساخن من 95 إلى 35 °C ويسخن المائع البارد من 10 إلى 30 °C. أوجد معدّل انتقال الحرارة Q̇.

A = 1 m²U = 800 W/(m²·K)Th: 95 → 35 °CTc: 10 → 30 °C
Q̇ = kW
2.سهلة
الطولT155 °C70 °C75 °C30 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

مبادل حراري متعاكس الجريان مساحة انتقال الحرارة فيه 12 m² ومعامل انتقال الحرارة الكلي 200 W/(m²·K). يبرد المائع الساخن من 155 إلى 70 °C ويسخن المائع البارد من 30 إلى 75 °C. أوجد معدّل انتقال الحرارة Q̇.

A = 12 m²U = 200 W/(m²·K)Th: 155 → 70 °CTc: 30 → 75 °C
Q̇ = kW
3.متوسطة
الطولT130 °C55 °C10 °C20 °CΔT₁ΔT₂جريان متوازٍ

مبادل حراري متوازي الجريان ينقل 220 kW. مساحة انتقال الحرارة فيه 8 m². يبرد المائع الساخن من 130 إلى 55 °C ويسخن المائع البارد من 10 إلى 20 °C. أوجد معامل انتقال الحرارة الكلي U.

Q̇ = 220 kWA = 8 m²Th: 130 → 55 °CTc: 10 → 20 °C
U = W/(m²·K)
4.متوسطة
الطولT160 °C140 °C70 °C30 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

مبادل حراري من نوع الغلاف والأنابيب (ممرّ واحد للغلاف، ممرّان للأنابيب) يجب أن ينقل 190 kW. يبرد المائع الساخن من 160 إلى 140 °C ويسخن المائع البارد من 30 إلى 70 °C. معامل تصحيح LMTD لهذا الترتيب F = 0,95، و U = 800 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

Q̇ = 190 kWF = 0,95U = 800 W/(m²·K)Th: 160 → 140 °CTc: 30 → 70 °C
A = m²
5.صعبة
الطولT95 °C40 °C85,79 °C20 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

يبرد زيت ساخن (1 kg/s، cp = 2,5 kJ/(kg·K)) من 95 إلى 40 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 0,5 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 20 °C. مع U = 200 W/(m²·K)، أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 95 → 40 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.صعبة
الطولT150 °C85 °C39,44 °C20 °CΔT₁ΔT₂جريان متعاكس

يبرد زيت ساخن (0,5 kg/s، cp = 2,5 kJ/(kg·K)) من 150 إلى 85 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 1 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 20 °C. مع U = 1500 W/(m²·K)، أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 150 → 85 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²

مفتاح الإجابات

  1. 1. Q̇ = 33,49 kW
  2. 2. Q̇ = 138,5 kW
  3. 3. U = 398,6 W/(m²·K)
  4. 4. A = 2,508 m²
  5. 5. A = 49,41 m²
  6. 6. A = 0,6315 m²

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