حالة عام 2010، الساعة 18 مساءً
Thread Content
18. مبدل حراري من النوع الأنبوبي، يستخدم بخارًا مشبعًا بدرجة حرارة 143 درجة مئوية لتسخين الماء داخل الأنابيب، مما يرفع درجة حرارته من 15 درجة مئوية إلى 45 درجة مئوية. من المعروف أن معامل نقل الحرارة بالتكثيف للبخار هو 1.1×104 واط/م²·درجة مئوية، بينما معامل نقل الحرارة بالتبادل الحراري للماء داخل الأنابيب هو 3500 واط/م²·درجة مئوية. عند تجاهل مقاومة الحرارة في جدران الأنابيب ومقاومة الأوساخ الحرارية وفقدان الحرارة، وافتراض أن الجدران عبارة عن سطوح مستوية، فما هي قيم معامل نقل الحرارة الكلي (واط/م²·درجة مئوية) ودرجة الحرارة المتوسطة لسطح نقل الحرارة (درجة مئوية) من بين القيم التالية؟ (أ) 2655، 127.2 (ب) 3921، 141.3 (ج) 3313، 140.3 (د) 2655، 115.7الحل:
K = 1/(1/α1 + 1/α2) = 1/(1/11000 + 1/3500) = 2655
△tm = (45 – 15)/ln = 112.3
t1 = 143، وt2 = 143 – 112.3 = 30.7
لنفترض أن درجة حرارة الجدار المستوي هي tQ = α1S(143 – t) = α2S(t – 30.7)
11000(143 – t) = 3500(t – 30.7)
t = 115.7 (°م)
الإجابة: د
كيف يمكن فهم الجزء المُلون باللون الأحمر؟
تم تعديل هذا المنشور آخر مرة بواسطة kang2012 في تاريخ 2016-8-28 الساعة 11:21. إن الطريقة المذكورة للحل معقدة بعض الشيء، لذا يمكن تبسيطها كالتالي:
Q = KS△tm = a1S(143 – درجة حرارة الجدار المتوسطة) = a2S(درجة حرارة الجدار المتوسطة – درجة حرارة السطح البارد المتوسطة).
أما درجة حرارة السطح البارد المتوسطة فهي تساوي درجة حرارة وسطية وسط التسخين مطروحًا منها △tm. وبما أن درجة حرارة وسطية وسط التسخين في هذه المسألة هي 143، فإن درجة حرارة السطح البارد المتوسطة تكون 143 – 30.7. (في الواقع، يمكن اعتبار درجة حرارة السطح البارد المتوسطة تقريبًا (15 + 45)/2، لكن ذلك قد يؤدي إلى اختلافات في نتائج الحساب). إذا كان من الصعب فهم الطريقة، فيمكن استخدام الصيغة المباشرة: Q = KS△tm = a1S(143 – درجة حرارة الجدار المتوسطة).
Q = KS△tm = a1S(143 – درجة حرارة الجدار المتوسطة) = a2S(درجة حرارة الجدار المتوسطة – درجة حرارة السطح البارد المتوسطة).
أما درجة حرارة السطح البارد المتوسطة فهي تساوي درجة حرارة وسطية وسط التسخين مطروحًا منها △tm. وبما أن درجة حرارة وسطية وسط التسخين في هذه المسألة هي 143، فإن درجة حرارة السطح البارد المتوسطة تكون 143 – 30.7. (في الواقع، يمكن اعتبار درجة حرارة السطح البارد المتوسطة تقريبًا (15 + 45)/2، لكن ذلك قد يؤدي إلى اختلافات في نتائج الحساب). إذا كان من الصعب فهم الطريقة، فيمكن استخدام الصيغة المباشرة: Q = KS△tm = a1S(143 – درجة حرارة الجدار المتوسطة).
بالنسبة لدرجة حرارة الجدار، يمكن حسابها مباشرة باستخدام المعادلة التالية: (143 – tw) / (1/α1) = (tw – (15 + 45)/2) / (1/α2)