1.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 180 から 130 °C まで冷え、低温流体が 15 から 45 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 180 → 130 °CTc: 15 → 45 °C
ΔTlm = K
解答つき熱交換器 (LMTD)ワークシート
2.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 90 から 50 °C まで冷え、低温流体が 20 から 45 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 90 → 50 °CTc: 20 → 45 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
向流熱交換器が 320 kW を伝える。 伝熱面積は 2 m² である。高温流体は 105 から 75 °C まで冷え、低温流体は 10 から 80 °C まで温まる。熱通過率 U を求めよ。
Q̇ = 320 kWA = 2 m²Th: 105 → 75 °CTc: 10 → 80 °C
U = W/(m²·K)
4.ふつう
向流熱交換器が 330 kW を伝える。 高温流体は 130 から 115 °C まで冷え、低温流体は 25 から 55 °C まで温まる。熱通過率は 200 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 330 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 130 → 115 °CTc: 25 → 55 °C
A = m²
5.むずかしい
高温の油（0.5 kg/s、cp = 2.3 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 145 から 45 °C まで冷える。油は 20 °C で流入する水 3 kg/s（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）を加熱する。U = 500 W/(m²·K) のとき、必要な伝熱面積 A を求めよ。
ṁh = 0.5 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 145 → 45 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.むずかしい
伝熱面積 6 m²、U = 2000 W/(m²·K) の復水器の管の外側で、蒸気が一定の 130 °C で凝縮する。冷却水（2 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）は 30 °C で管に流入する。水の出口温度 Tc,out を求めよ。
Ts = 130 °CA = 6 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
解答
- 1. ΔTlm = 124.7 K
- 2. ΔTlm = 36.99 K
- 3. U = 3822 W/(m²·K)
- 4. A = 20.06 m²
- 5. A = 3.883 m²
- 6. Tc,out = 106.2 °C
ステップごとの詳しい解答：このトピックは examproblems.com で練習できます。