1.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 110 から 80 °C まで冷え、低温流体が 10 から 90 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 110 → 80 °CTc: 10 → 90 °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 150 から 120 °C まで冷え、低温流体が 15 から 105 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 150 → 120 °CTc: 15 → 105 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
向流熱交換器が 210 kW を伝える。 高温流体は 100 から 50 °C まで冷え、低温流体は 15 から 85 °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 = 210 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 100 → 50 °CTc: 15 → 85 °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 175 から 155 °C まで冷え、低温流体は 30 から 145 °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 = 70 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 175 → 155 °CTc: 30 → 145 °C
A = m²
5.むずかしい
向流二重管式熱交換器で、高温の油（0.3 kg/s、cp = 2.1 kJ/(kg·K)）が内管を流れ、155 から 70 °C まで冷える。 環状部の水（0.5 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）は 15 °C で流入する。内管の直径は 20 mm で、U = 150 W/(m²·K) はこの直径を基準とする。必要な管の長さ L を求めよ。
ṁh = 0.3 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 155 → 70 °Cṁc = 0.5 kg/sTc,in = 15 °CD = 20 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m
6.むずかしい
高温の油（0.5 kg/s、cp = 2.5 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 90 から 70 °C まで冷える。油は 25 °C で流入する水 2 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 = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 90 → 70 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. ΔTlm = 39.91 K
- 2. ΔTlm = 70.81 K
- 3. A = 11.12 m²
- 4. A = 6.933 m²
- 5. L = 70.06 m
- 6. A = 0.9425 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。