1.やさしい
熱交換器で 0.3 kg/s の水（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）が 95 から 75 °C まで冷却される。 伝熱量 Q̇ を求めよ。
ṁ = 0.3 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)T: 95 → 75 °C
Q̇ = kW
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 120 から 85 °C まで冷え、低温流体が 30 から 50 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 120 → 85 °CTc: 30 → 50 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
復水器で、蒸気が管の外側で一定の 110 °C で凝縮する。冷却水（1.5 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）が管内を流れ、15 から 55 °C まで温まる。熱通過率は 2000 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Ts = 110 °Cṁ = 1.5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 55 °CU = 2000 W/(m²·K)
A = m²
4.ふつう
向流熱交換器が 490 kW を伝える。 高温流体は 165 から 120 °C まで冷え、低温流体は 30 から 55 °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 = 490 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 165 → 120 °CTc: 30 → 55 °C
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 = 1 kW/K である。高温流体は 140 °C、低温流体は 25 °C で流入する。熱交換器の A = 1.5 m²、U = 300 W/(m²·K) である。高温側の出口温度 Th,out を求めよ。
Ch = Cc = 1 kW/KTh,in = 140 °CTc,in = 25 °CA = 1.5 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.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 160 °C、低温流体は 25 °C で流入する。熱交換器の A = 6 m²、U = 300 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 = 160 °CTc,in = 25 °CA = 6 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C
解答
- 1. Q̇ = 25.08 kW
- 2. ΔTlm = 62.2 K
- 3. A = 1.713 m²
- 4. A = 6.146 m²
- 5. Th,out = 104.3 °C
- 6. Th,out = 118.1 °C
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。