1.やさしい
並流熱交換器で、高温流体が 85 から 55 °C まで冷え、低温流体が 15 から 25 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 85 → 55 °CTc: 15 → 25 °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 140 から 75 °C まで冷え、低温流体が 25 から 120 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 140 → 75 °CTc: 25 → 120 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
向流熱交換器が 250 kW を伝える。 高温流体は 135 から 55 °C まで冷え、低温流体は 20 から 40 °C まで温まる。熱通過率は 1000 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 250 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 135 → 55 °CTc: 20 → 40 °C
A = m²
4.ふつう
復水器で、蒸気が管の外側で一定の 120 °C で凝縮する。冷却水（1.5 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）が管内を流れ、25 から 60 °C まで温まる。熱通過率は 3000 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Ts = 120 °Cṁ = 1.5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 25 → 60 °CU = 3000 W/(m²·K)
A = m²
5.むずかしい
向流熱交換器で、両方の流体の熱容量流量は等しく ṁ·cp = 3 kW/K である。高温流体は 120 °C、低温流体は 10 °C で流入する。熱交換器の A = 5 m²、U = 200 W/(m²·K) である。高温側の出口温度 Th,out を求めよ。
Ch = Cc = 3 kW/KTh,in = 120 °CTc,in = 10 °CA = 5 m²U = 200 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.むずかしい
高温の油（1.5 kg/s、cp = 2.5 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 130 から 65 °C まで冷える。油は 30 °C で流入する水 1 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 = 1.5 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 130 → 65 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. ΔTlm = 47.21 K
- 2. ΔTlm = 32.74 K
- 3. A = 4.161 m²
- 4. A = 0.9604 m²
- 5. Th,out = 92.5 °C
- 6. A = 12.75 m²
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。