1.やさしい
高温の油（2 kg/s、cp = 2.3 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 150 から 60 °C まで冷える。油は 10 °C で流入する 3 kg/s の水（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）を加熱する。周囲への熱損失はない。水の出口温度 Tc,out を求めよ。
ṁh = 2 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 150 → 60 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
2.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 10 から 60 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 85 → 70 °CTc: 10 → 60 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
向流熱交換器が 240 kW を伝える。 伝熱面積は 10 m² である。高温流体は 145 から 30 °C まで冷え、低温流体は 10 から 90 °C まで温まる。熱通過率 U を求めよ。
Q̇ = 240 kWA = 10 m²Th: 145 → 30 °CTc: 10 → 90 °C
U = W/(m²·K)
4.ふつう
向流熱交換器が 80 kW を伝える。 高温流体は 115 から 75 °C まで冷え、低温流体は 15 から 65 °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 = 80 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 115 → 75 °CTc: 15 → 65 °C
A = m²
5.むずかしい
高温の油（1 kg/s、cp = 2.3 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 90 から 35 °C まで冷える。油は 10 °C で流入する水 3 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 = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 90 → 35 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.むずかしい
高温の油（1.5 kg/s、cp = 2.1 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 175 から 105 °C まで冷える。油は 25 °C で流入する水 2 kg/s（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）を加熱する。U = 1000 W/(m²·K) のとき、必要な伝熱面積 A を求めよ。
ṁh = 1.5 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 175 → 105 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. Tc,out = 43.01 °C
- 2. ΔTlm = 32.26 K
- 3. U = 693.7 W/(m²·K)
- 4. A = 7.293 m²
- 5. A = 1.931 m²
- 6. A = 2.2 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。