1.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 140 から 30 °C まで冷え、低温流体が 15 から 65 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 140 → 30 °CTc: 15 → 65 °C
ΔTlm = K
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 3 kg/s の軽油（cp = 2.1 kJ/(kg·K)）が 10 から 35 °C まで加熱される。 伝熱量 Q̇ を求めよ。
ṁ = 3 kg/scp = 2.1 kJ/(kg·K)T: 10 → 35 °C
Q̇ = kW
3.ふつう
復水器で、蒸気が管の外側で一定の 110 °C で凝縮する。冷却水（0.5 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）が管内を流れ、10 から 85 °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 = 110 °Cṁ = 0.5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 85 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
4.ふつう
向流熱交換器が 220 kW を伝える。 伝熱面積は 2.5 m² である。高温流体は 175 から 135 °C まで冷え、低温流体は 25 から 105 °C まで温まる。熱通過率 U を求めよ。
Q̇ = 220 kWA = 2.5 m²Th: 175 → 135 °CTc: 25 → 105 °C
U = W/(m²·K)
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 140 から 115 °C まで冷える。油は 15 °C で流入する水 1.5 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 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 140 → 115 °Cṁc = 1.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
6.むずかしい
高温の油（1.5 kg/s、cp = 2.5 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 180 から 110 °C まで冷える。油は 15 °C で流入する水 3 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 = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 180 → 110 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. ΔTlm = 37.28 K
- 2. Q̇ = 157.5 kW
- 3. A = 1.159 m²
- 4. U = 994.4 W/(m²·K)
- 5. A = 0.5823 m²
- 6. A = 2.228 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。