1.やさしい
向流熱交換器の伝熱面積は 5 m²、熱通過率は 800 W/(m²·K) である。高温流体は 160 から 50 °C まで冷え、低温流体は 30 から 130 °C まで温まる。伝熱量 Q̇ を求めよ。
A = 5 m²U = 800 W/(m²·K)Th: 160 → 50 °CTc: 30 → 130 °C
Q̇ = kW
解答つき熱交換器 (LMTD)ワークシート
2.やさしい
熱交換器で 0.5 kg/s のグリコール混合液（cp = 3.6 kJ/(kg·K)）が 30 から 55 °C まで加熱される。 伝熱量 Q̇ を求めよ。
ṁ = 0.5 kg/scp = 3.6 kJ/(kg·K)T: 30 → 55 °C
Q̇ = kW
3.ふつう
復水器で、蒸気が管の外側で一定の 130 °C で凝縮する。冷却水（5 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）が管内を流れ、20 から 95 °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 = 130 °Cṁ = 5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 95 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
4.ふつう
向流熱交換器が 190 kW を伝える。 高温流体は 125 から 55 °C まで冷え、低温流体は 15 から 30 °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 = 190 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 125 → 55 °CTc: 15 → 30 °C
A = m²
5.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 95 °C、低温流体は 25 °C で流入する。熱交換器の A = 1.5 m²、U = 300 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 = 95 °CTc,in = 25 °CA = 1.5 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C
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 125 から 80 °C まで冷える。油は 20 °C で流入する水 1.5 kg/s（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）を加熱する。U = 200 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: 125 → 80 °Cṁc = 1.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. Q̇ = 98.65 kW
- 2. Q̇ = 45 kW
- 3. A = 9.573 m²
- 4. A = 1.992 m²
- 5. Th,out = 61.84 °C
- 6. A = 7.058 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。