1.やさしい
高温の油（0.5 kg/s、cp = 2.3 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 115 から 70 °C まで冷える。油は 10 °C で流入する 1.5 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 = 0.5 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 115 → 70 °Cṁc = 1.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
2.やさしい
熱交換器で 0.8 kg/s のエタノール（cp = 2.44 kJ/(kg·K)）が 20 から 35 °C まで加熱される。 伝熱量 Q̇ を求めよ。
ṁ = 0.8 kg/scp = 2.44 kJ/(kg·K)T: 20 → 35 °C
Q̇ = kW
3.ふつう
向流熱交換器が 430 kW を伝える。 高温流体は 140 から 65 °C まで冷え、低温流体は 15 から 75 °C まで温まる。熱通過率は 1000 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 430 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 140 → 65 °CTc: 15 → 75 °C
A = m²
4.ふつう
向流熱交換器が 90 kW を伝える。 高温流体は 115 から 55 °C まで冷え、低温流体は 30 から 75 °C まで温まる。熱通過率は 1500 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 90 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 115 → 55 °CTc: 30 → 75 °C
A = m²
5.むずかしい
高温の油（1 kg/s、cp = 2.5 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 170 から 115 °C まで冷える。油は 15 °C で流入する水 0.5 kg/s（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）を加熱する。U = 500 W/(m²·K) のとき、必要な伝熱面積 A を求めよ。
ṁh = 1 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 170 → 115 °Cṁc = 0.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.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 145 から 45 °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 = 800 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: 145 → 45 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. Tc,out = 18.25 °C
- 2. Q̇ = 29.28 kW
- 3. A = 7.521 m²
- 4. A = 1.88 m²
- 5. A = 2.91 m²
- 6. A = 4.239 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。