1.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 155 から 35 °C まで冷え、低温流体が 20 から 65 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 155 → 35 °CTc: 20 → 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 95 から 65 °C まで冷え、低温流体が 20 から 60 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 95 → 65 °CTc: 20 → 60 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
シェルアンドチューブ熱交換器（1 シェルパス、2 チューブパス）で 620 kW を伝えなければならない。高温流体は 100 から 50 °C まで冷え、低温流体は 15 から 35 °C まで温まる。この配置の LMTD 補正係数は F = 0.8、U = 800 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 620 kWF = 0.8U = 800 W/(m²·K)Th: 100 → 50 °CTc: 15 → 35 °C
A = m²
4.ふつう
向流熱交換器が 200 kW を伝える。 伝熱面積は 6 m² である。高温流体は 110 から 45 °C まで冷え、低温流体は 20 から 60 °C まで温まる。熱通過率 U を求めよ。
Q̇ = 200 kWA = 6 m²Th: 110 → 45 °CTc: 20 → 60 °C
U = W/(m²·K)
5.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 = 2.1 kJ/(kg·K)）が内管を流れ、120 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 15 °C で流入する。内管の直径は 50 mm で、U = 250 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 = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 120 → 65 °Cṁc = 0.3 kg/sTc,in = 15 °CD = 50 mmU = 250 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（0.3 kg/s、cp = 2.1 kJ/(kg·K)）が内管を流れ、115 から 65 °C まで冷える。 環状部の水（1 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）は 15 °C で流入する。内管の直径は 32 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 = 0.3 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 115 → 65 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 15 °CD = 32 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m
解答
- 1. ΔTlm = 41.86 K
- 2. ΔTlm = 39.79 K
- 3. A = 19.99 m²
- 4. U = 924.2 W/(m²·K)
- 5. L = 27.06 m
- 6. L = 30.24 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。