1.やさしい
並流熱交換器で、高温流体が 150 から 100 °C まで冷え、低温流体が 20 から 55 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 150 → 100 °CTc: 20 → 55 °C
ΔTlm = K
解答つき熱交換器 (LMTD)ワークシート
2.やさしい
並流熱交換器で、高温流体が 95 から 70 °C まで冷え、低温流体が 15 から 65 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 95 → 70 °CTc: 15 → 65 °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 230 kW を伝えなければならない。高温流体は 160 から 105 °C まで冷え、低温流体は 30 から 125 °C まで温まる。この配置の LMTD 補正係数は F = 0.85、U = 800 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 230 kWF = 0.85U = 800 W/(m²·K)Th: 160 → 105 °CTc: 30 → 125 °C
A = m²
4.ふつう
向流熱交換器が 180 kW を伝える。 高温流体は 130 から 110 °C まで冷え、低温流体は 30 から 100 °C まで温まる。熱通過率は 300 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 180 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 130 → 110 °CTc: 30 → 100 °C
A = m²
5.むずかしい
向流二重管式熱交換器で、高温の油（1 kg/s、cp = 2.3 kJ/(kg·K)）が内管を流れ、130 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 10 °C で流入する。内管の直径は 50 mm で、U = 250 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 = 1 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 130 → 80 °Cṁc = 0.5 kg/sTc,in = 10 °CD = 50 mmU = 250 W/(m²·K)
L = m
6.むずかしい
高温の油（1.5 kg/s、cp = 2.1 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 130 から 45 °C まで冷える。油は 25 °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 = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 130 → 45 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. ΔTlm = 80.12 K
- 2. ΔTlm = 27.05 K
- 3. A = 6.445 m²
- 4. A = 11.77 m²
- 5. L = 43.41 m
- 6. A = 18.32 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。