1.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 165 から 65 °C まで冷え、低温流体が 10 から 40 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 165 → 65 °CTc: 10 → 40 °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 100 から 75 °C まで冷え、低温流体が 20 から 85 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 100 → 75 °CTc: 20 → 85 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
向流熱交換器が 70 kW を伝える。 高温流体は 135 から 120 °C まで冷え、低温流体は 15 から 80 °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 = 70 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 135 → 120 °CTc: 15 → 80 °C
A = m²
4.ふつう
並流熱交換器が 270 kW を伝える。 伝熱面積は 6 m² である。高温流体は 95 から 50 °C まで冷え、低温流体は 30 から 45 °C まで温まる。熱通過率 U を求めよ。
Q̇ = 270 kWA = 6 m²Th: 95 → 50 °CTc: 30 → 45 °C
U = W/(m²·K)
5.むずかしい
並流二重管式熱交換器で、高温の油（0.8 kg/s、cp = 2.5 kJ/(kg·K)）が内管を流れ、155 から 120 °C まで冷える。 環状部の水（0.8 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）は 15 °C で流入する。内管の直径は 20 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 = 0.8 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 155 → 120 °Cṁc = 0.8 kg/sTc,in = 15 °CD = 20 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m
6.むずかしい
高温の油（1.5 kg/s、cp = 2.3 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 165 から 60 °C まで冷える。油は 30 °C で流入する水 1.5 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 = 1.5 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 165 → 60 °Cṁc = 1.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. ΔTlm = 85.26 K
- 2. ΔTlm = 30.79 K
- 3. A = 4.526 m²
- 4. U = 1924 W/(m²·K)
- 5. L = 67.73 m
- 6. A = 4.835 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。