1.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 115 から 60 °C まで冷え、低温流体が 20 から 100 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 115 → 60 °CTc: 20 → 100 °C
ΔTlm = K
解答つき熱交換器 (LMTD)ワークシート
2.やさしい
向流熱交換器の伝熱面積は 1.5 m²、熱通過率は 1500 W/(m²·K) である。高温流体は 100 から 30 °C まで冷え、低温流体は 15 から 50 °C まで温まる。伝熱量 Q̇ を求めよ。
A = 1.5 m²U = 1500 W/(m²·K)Th: 100 → 30 °CTc: 15 → 50 °C
Q̇ = kW
3.ふつう
向流熱交換器が 330 kW を伝える。 高温流体は 120 から 90 °C まで冷え、低温流体は 15 から 90 °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 = 330 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 120 → 90 °CTc: 15 → 90 °C
A = m²
4.ふつう
復水器で、蒸気が管の外側で一定の 100 °C で凝縮する。冷却水（5 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）が管内を流れ、15 から 70 °C まで温まる。熱通過率は 2000 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Ts = 100 °Cṁ = 5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 70 °CU = 2000 W/(m²·K)
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 = 4 kW/K である。高温流体は 180 °C、低温流体は 15 °C で流入する。熱交換器の A = 6 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 = 4 kW/KTh,in = 180 °CTc,in = 15 °CA = 6 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.むずかしい
並流二重管式熱交換器で、高温の油（0.5 kg/s、cp = 2.3 kJ/(kg·K)）が内管を流れ、135 から 90 °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 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 = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 135 → 90 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 15 °CD = 50 mmU = 250 W/(m²·K)
L = m
解答
- 1. ΔTlm = 25.49 K
- 2. Q̇ = 65.41 kW
- 3. A = 33.6 m²
- 4. A = 10.88 m²
- 5. Th,out = 128.8 °C
- 6. L = 14.94 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。