1.やさしい
並流熱交換器で、高温流体が 100 から 80 °C まで冷え、低温流体が 30 から 40 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 100 → 80 °CTc: 30 → 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 35 °C まで冷え、低温流体が 10 から 115 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 125 → 35 °CTc: 10 → 115 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
復水器で、蒸気が管の外側で一定の 140 °C で凝縮する。冷却水（2 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）が管内を流れ、25 から 115 °C まで温まる。熱通過率は 3500 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Ts = 140 °Cṁ = 2 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 25 → 115 °CU = 3500 W/(m²·K)
A = m²
4.ふつう
復水器で、蒸気が管の外側で一定の 130 °C で凝縮する。冷却水（0.5 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）が管内を流れ、30 から 70 °C まで温まる。熱通過率は 2500 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Ts = 130 °Cṁ = 0.5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 70 °CU = 2500 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 = 4 kW/K である。高温流体は 140 °C、低温流体は 15 °C で流入する。熱交換器の A = 6 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 = 4 kW/KTh,in = 140 °CTc,in = 15 °CA = 6 m²U = 200 W/(m²·K)
Th,out = °C
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 120 から 75 °C まで冷える。油は 25 °C で流入する水 0.5 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 = 0.5 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 120 → 75 °Cṁc = 0.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. ΔTlm = 53.61 K
- 2. ΔTlm = 16.37 K
- 3. A = 3.645 m²
- 4. A = 0.4271 m²
- 5. Th,out = 111.2 °C
- 6. A = 3.201 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。