1.やさしい
並流熱交換器で、高温流体が 85 から 70 °C まで冷え、低温流体が 20 から 30 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 85 → 70 °CTc: 20 → 30 °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 135 から 65 °C まで冷え、低温流体が 30 から 105 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 135 → 65 °CTc: 30 → 105 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
並流熱交換器が 340 kW を伝える。 伝熱面積は 20 m² である。高温流体は 125 から 105 °C まで冷え、低温流体は 25 から 50 °C まで温まる。熱通過率 U を求めよ。
Q̇ = 340 kWA = 20 m²Th: 125 → 105 °CTc: 25 → 50 °C
U = W/(m²·K)
4.ふつう
並流熱交換器が 450 kW を伝える。 高温流体は 140 から 110 °C まで冷え、低温流体は 10 から 45 °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 = 450 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 140 → 110 °CTc: 10 → 45 °C
A = m²
5.むずかしい
向流二重管式熱交換器で、高温の油（0.3 kg/s、cp = 2.5 kJ/(kg·K)）が内管を流れ、130 から 65 °C まで冷える。 環状部の水（0.3 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）は 10 °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 = 0.3 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 130 → 65 °Cṁc = 0.3 kg/sTc,in = 10 °CD = 32 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m
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 = 0.5 kW/K である。高温流体は 170 °C、低温流体は 10 °C で流入する。熱交換器の A = 4 m²、U = 500 W/(m²·K) である。高温側の出口温度 Th,out を求めよ。
Ch = Cc = 0.5 kW/KTh,in = 170 °CTc,in = 10 °CA = 4 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C
解答
- 1. ΔTlm = 51.49 K
- 2. ΔTlm = 32.44 K
- 3. U = 225.8 W/(m²·K)
- 4. A = 9.597 m²
- 5. L = 36.07 m
- 6. Th,out = 42 °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。