1.سهلة
في مبادل حراري متعاكس الجريان يبرد المائع الساخن من 110 إلى 70 °C بينما يسخن المائع البارد من 25 إلى 85 °C. أوجد الفرق اللوغاريتمي المتوسط لدرجة الحرارة ΔTlm.
Th: 110 → 70 °CTc: 25 → 85 °C
ΔTlm = K
ورقة عمل المبادلات الحرارية (LMTD) مع الإجابات
2.سهلة
مبادل حراري متعاكس الجريان مساحة انتقال الحرارة فيه 4 m² ومعامل انتقال الحرارة الكلي 300 W/(m²·K). يبرد المائع الساخن من 80 إلى 55 °C ويسخن المائع البارد من 30 إلى 65 °C. أوجد معدّل انتقال الحرارة Q̇.
A = 4 m²U = 300 W/(m²·K)Th: 80 → 55 °CTc: 30 → 65 °C
Q̇ = kW
3.متوسطة
ينقل مبادل حراري متعاكس الجريان 430 kW. يبرد المائع الساخن من 170 إلى 110 °C ويسخن المائع البارد من 25 إلى 100 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 200 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Q̇ = 430 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 170 → 110 °CTc: 25 → 100 °C
A = m²
4.متوسطة
في مكثّف، يتكاثف البخار عند درجة ثابتة 120 °C على السطح الخارجي للأنابيب. يجري ماء التبريد (3 kg/s، cp = 4,18 kJ/(kg·K)) داخل الأنابيب ويسخن من 10 إلى 45 °C. معامل انتقال الحرارة الكلي 2500 W/(m²·K). أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
Ts = 120 °Cṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 45 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
5.صعبة
يبرد زيت ساخن (1,5 kg/s، cp = 2,5 kJ/(kg·K)) من 100 إلى 65 °C في مبادل متعاكس الجريان. وهو يسخّن 1 kg/s من الماء (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) الداخل عند 15 °C. مع U = 800 W/(m²·K)، أوجد مساحة انتقال الحرارة المطلوبة A.
ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 100 → 65 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
6.صعبة
في مبادل حراري متعاكس الجريان للتيارين معدّل السعة الحرارية نفسه، ṁ·cp = 1,5 kW/K. يدخل التيار الساخن عند 170 °C والتيار البارد عند 25 °C. للمبادل A = 4 m² و U = 800 W/(m²·K). أوجد درجة حرارة الساخن الخارج Th,out.
Ch = Cc = 1,5 kW/KTh,in = 170 °CTc,in = 25 °CA = 4 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C
مفتاح الإجابات
- 1. ΔTlm = 34,03 K
- 2. Q̇ = 23,49 kW
- 3. A = 27,83 m²
- 4. A = 1,921 m²
- 5. A = 3,168 m²
- 6. Th,out = 71,28 °C
حلول كاملة خطوة بخطوة: تدرّب على هذا الموضوع في examproblems.com.