1.やさしい
熱交換器で 0.5 kg/s の軽油（cp = 2.1 kJ/(kg·K)）が 30 から 65 °C まで加熱される。 伝熱量 Q̇ を求めよ。
ṁ = 0.5 kg/scp = 2.1 kJ/(kg·K)T: 30 → 65 °C
Q̇ = kW
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 85 から 50 °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: 85 → 50 °CTc: 30 → 40 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
並流熱交換器が 120 kW を伝える。 高温流体は 95 から 45 °C まで冷え、低温流体は 15 から 40 °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 = 120 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 95 → 45 °CTc: 15 → 40 °C
A = m²
4.ふつう
並流熱交換器が 250 kW を伝える。 高温流体は 140 から 90 °C まで冷え、低温流体は 25 から 80 °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 = 250 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 140 → 90 °CTc: 25 → 80 °C
A = m²
5.むずかしい
高温の油（0.5 kg/s、cp = 2.3 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 95 から 45 °C まで冷える。油は 15 °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 = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 95 → 45 °Cṁc = 0.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
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 120 から 75 °C まで冷える。油は 30 °C で流入する水 1 kg/s（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）を加熱する。U = 1500 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: 120 → 75 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. Q̇ = 36.75 kW
- 2. ΔTlm = 26.4 K
- 3. A = 8.872 m²
- 4. A = 11.63 m²
- 5. A = 4.768 m²
- 6. A = 1.401 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。