1.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 135 から 95 °C まで冷え、低温流体が 15 から 110 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 135 → 95 °CTc: 15 → 110 °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 145 から 45 °C まで冷え、低温流体が 25 から 90 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 145 → 45 °CTc: 25 → 90 °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 630 kW を伝えなければならない。高温流体は 155 から 140 °C まで冷え、低温流体は 15 から 70 °C まで温まる。この配置の LMTD 補正係数は F = 0.92、U = 300 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 630 kWF = 0.92U = 300 W/(m²·K)Th: 155 → 140 °CTc: 15 → 70 °C
A = m²
4.ふつう
並流熱交換器が 120 kW を伝える。 伝熱面積は 10 m² である。高温流体は 85 から 45 °C まで冷え、低温流体は 30 から 40 °C まで温まる。熱通過率 U を求めよ。
Q̇ = 120 kWA = 10 m²Th: 85 → 45 °CTc: 30 → 40 °C
U = W/(m²·K)
5.むずかしい
高温の油（1 kg/s、cp = 2.1 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 135 から 45 °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 = 300 W/(m²·K) のとき、必要な伝熱面積 A を求めよ。
ṁh = 1 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 135 → 45 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
6.むずかしい
高温の油（0.5 kg/s、cp = 2.1 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 95 から 55 °C まで冷える。油は 20 °C で流入する水 1 kg/s（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）を加熱する。U = 1000 W/(m²·K) のとき、必要な伝熱面積 A を求めよ。
ṁh = 0.5 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 95 → 55 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. ΔTlm = 47.29 K
- 2. ΔTlm = 34.6 K
- 3. A = 22.01 m²
- 4. U = 575.5 W/(m²·K)
- 5. A = 13.79 m²
- 6. A = 0.867 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。