1.やさしい
並流熱交換器で、高温流体が 145 から 120 °C まで冷え、低温流体が 25 から 65 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 145 → 120 °CTc: 25 → 65 °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 180 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: 180 → 45 °CTc: 25 → 90 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
並流熱交換器が 450 kW を伝える。 高温流体は 90 から 55 °C まで冷え、低温流体は 25 から 35 °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 = 450 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 90 → 55 °CTc: 25 → 35 °C
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（1.5 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）が管内を流れ、10 から 50 °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 = 1.5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 50 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
5.むずかしい
向流二重管式熱交換器で、高温の油（0.8 kg/s、cp = 2.3 kJ/(kg·K)）が内管を流れ、115 から 80 °C まで冷える。 環状部の水（0.3 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）は 25 °C で流入する。内管の直径は 32 mm で、U = 200 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 = 0.8 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 115 → 80 °Cṁc = 0.3 kg/sTc,in = 25 °CD = 32 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m
6.むずかしい
伝熱面積 6 m²、U = 1000 W/(m²·K) の復水器の管の外側で、蒸気が一定の 120 °C で凝縮する。冷却水（0.5 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）は 15 °C で管に流入する。水の出口温度 Tc,out を求めよ。
Ts = 120 °CA = 6 m²U = 1000 W/(m²·K)ṁ = 0.5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
解答
- 1. ΔTlm = 83.32 K
- 2. ΔTlm = 46.54 K
- 3. A = 14.73 m²
- 4. A = 1.017 m²
- 5. L = 69.12 m
- 6. Tc,out = 114.1 °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。