1.やさしい
熱交換器で 0.2 kg/s のエタノール（cp = 2.44 kJ/(kg·K)）が 80 から 65 °C まで冷却される。 伝熱量 Q̇ を求めよ。
ṁ = 0.2 kg/scp = 2.44 kJ/(kg·K)T: 80 → 65 °C
Q̇ = kW
解答つき熱交換器 (LMTD)ワークシート
2.やさしい
並流熱交換器で、高温流体が 170 から 145 °C まで冷え、低温流体が 30 から 90 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 170 → 145 °CTc: 30 → 90 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
向流熱交換器が 100 kW を伝える。 高温流体は 125 から 85 °C まで冷え、低温流体は 25 から 45 °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 = 100 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 125 → 85 °CTc: 25 → 45 °C
A = m²
4.ふつう
向流熱交換器が 230 kW を伝える。 高温流体は 110 から 65 °C まで冷え、低温流体は 30 から 80 °C まで温まる。熱通過率は 300 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 230 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 110 → 65 °CTc: 30 → 80 °C
A = m²
5.むずかしい
高温の油（0.5 kg/s、cp = 2.1 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 175 から 155 °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 = 200 W/(m²·K) のとき、必要な伝熱面積 A を求めよ。
ṁh = 0.5 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 175 → 155 °Cṁc = 0.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.むずかしい
高温の油（2 kg/s、cp = 2.5 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 175 から 70 °C まで冷える。油は 25 °C で流入する水 1.5 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 = 2 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 175 → 70 °Cṁc = 1.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. Q̇ = 7.32 kW
- 2. ΔTlm = 90.98 K
- 3. A = 7.192 m²
- 4. A = 23.64 m²
- 5. A = 0.7245 m²
- 6. A = 11.94 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。