1.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 135 から 100 °C まで冷え、低温流体が 20 から 40 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 135 → 100 °CTc: 20 → 40 °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 125 から 25 °C まで冷え、低温流体が 10 から 70 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 125 → 25 °CTc: 10 → 70 °C
ΔTlm = K
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 540 kW を伝えなければならない。高温流体は 120 から 80 °C まで冷え、低温流体は 20 から 40 °C まで温まる。この配置の LMTD 補正係数は F = 0.92、U = 200 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 540 kWF = 0.92U = 200 W/(m²·K)Th: 120 → 80 °CTc: 20 → 40 °C
A = m²
4.ふつう
向流熱交換器が 460 kW を伝える。 高温流体は 105 から 45 °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 500 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 460 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 105 → 45 °CTc: 15 → 85 °C
A = m²
5.むずかしい
並流二重管式熱交換器で、高温の油（0.2 kg/s、cp = 2.3 kJ/(kg·K)）が内管を流れ、115 から 80 °C まで冷える。 環状部の水（0.5 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）は 25 °C で流入する。内管の直径は 25 mm で、U = 500 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 = 0.2 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 115 → 80 °Cṁc = 0.5 kg/sTc,in = 25 °CD = 25 mmU = 500 W/(m²·K)
L = m
6.むずかしい
高温の油（1 kg/s、cp = 2.5 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 105 から 75 °C まで冷える。油は 30 °C で流入する水 2 kg/s（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）を加熱する。U = 800 W/(m²·K) のとき、必要な伝熱面積 A を求めよ。
ṁh = 1 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 105 → 75 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. ΔTlm = 87.29 K
- 2. ΔTlm = 30.79 K
- 3. A = 42.21 m²
- 4. A = 37.3 m²
- 5. L = 6.177 m
- 6. A = 1.709 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。