1.やさしい
熱交換器で 2 kg/s の軽油（cp = 2.1 kJ/(kg·K)）が 80 から 40 °C まで冷却される。 伝熱量 Q̇ を求めよ。
ṁ = 2 kg/scp = 2.1 kJ/(kg·K)T: 80 → 40 °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 95 から 70 °C まで冷え、低温流体が 25 から 80 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 95 → 70 °CTc: 25 → 80 °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、20 から 75 °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 = 110 °Cṁ = 1.5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 75 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
4.ふつう
並流熱交換器が 220 kW を伝える。 高温流体は 150 から 120 °C まで冷え、低温流体は 25 から 60 °C まで温まる。熱通過率は 200 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 220 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 150 → 120 °CTc: 25 → 60 °C
A = m²
5.むずかしい
向流二重管式熱交換器で、高温の油（1 kg/s、cp = 2.3 kJ/(kg·K)）が内管を流れ、90 から 55 °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 20 mm で、U = 300 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 = 1 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 90 → 55 °Cṁc = 0.3 kg/sTc,in = 10 °CD = 20 mmU = 300 W/(m²·K)
L = m
6.むずかしい
向流二重管式熱交換器で、高温の油（0.5 kg/s、cp = 2.3 kJ/(kg·K)）が内管を流れ、90 から 60 °C まで冷える。 環状部の水（1 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）は 25 °C で流入する。内管の直径は 40 mm で、U = 150 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 = 0.5 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 90 → 60 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 25 °CD = 40 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m
解答
- 1. Q̇ = 168 kW
- 2. ΔTlm = 27.31 K
- 3. A = 2.369 m²
- 4. A = 12.42 m²
- 5. L = 153.1 m
- 6. L = 40.67 m
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。