1.やさしい
並流熱交換器で、高温流体が 125 から 80 °C まで冷え、低温流体が 20 から 50 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 125 → 80 °CTc: 20 → 50 °C
ΔTlm = K
解答つき熱交換器 (LMTD)ワークシート
2.やさしい
向流熱交換器の伝熱面積は 5 m²、熱通過率は 300 W/(m²·K) である。高温流体は 150 から 105 °C まで冷え、低温流体は 10 から 100 °C まで温まる。伝熱量 Q̇ を求めよ。
A = 5 m²U = 300 W/(m²·K)Th: 150 → 105 °CTc: 10 → 100 °C
Q̇ = kW
3.ふつう
シェルアンドチューブ熱交換器（1 シェルパス、2 チューブパス）で 410 kW を伝えなければならない。高温流体は 125 から 30 °C まで冷え、低温流体は 15 から 25 °C まで温まる。この配置の LMTD 補正係数は F = 0.92、U = 800 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 410 kWF = 0.92U = 800 W/(m²·K)Th: 125 → 30 °CTc: 15 → 25 °C
A = m²
4.ふつう
並流熱交換器が 70 kW を伝える。 高温流体は 135 から 100 °C まで冷え、低温流体は 15 から 45 °C まで温まる。熱通過率は 800 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 70 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 135 → 100 °CTc: 15 → 45 °C
A = m²
5.むずかしい
高温の油（2 kg/s、cp = 2.5 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 170 から 70 °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 = 300 W/(m²·K) のとき、必要な伝熱面積 A を求めよ。
ṁh = 2 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 170 → 70 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
6.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 = 2 kW/K である。高温流体は 140 °C、低温流体は 25 °C で流入する。熱交換器の A = 2 m²、U = 300 W/(m²·K) である。高温側の出口温度 Th,out を求めよ。
Ch = Cc = 2 kW/KTh,in = 140 °CTc,in = 25 °CA = 2 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C
解答
- 1. ΔTlm = 59.87 K
- 2. Q̇ = 105.2 kW
- 3. A = 12.43 m²
- 4. A = 1.05 m²
- 5. A = 57.28 m²
- 6. Th,out = 113.5 °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。