1.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 150 から 95 °C まで冷え、低温流体が 10 から 85 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 150 → 95 °CTc: 10 → 85 °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 180 から 115 °C まで冷え、低温流体が 15 から 60 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 180 → 115 °CTc: 15 → 60 °C
ΔTlm = K
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、30 から 45 °C まで温まる。熱通過率は 1000 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: 30 → 45 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
4.ふつう
向流熱交換器が 350 kW を伝える。 高温流体は 140 から 60 °C まで冷え、低温流体は 20 から 105 °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 = 350 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 140 → 60 °CTc: 20 → 105 °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 = 1.5 kW/K である。高温流体は 100 °C、低温流体は 10 °C で流入する。熱交換器の A = 6 m²、U = 800 W/(m²·K) である。高温側の出口温度 Th,out を求めよ。
Ch = Cc = 1.5 kW/KTh,in = 100 °CTc,in = 10 °CA = 6 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.むずかしい
高温の油（2 kg/s、cp = 2.3 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 120 から 50 °C まで冷える。油は 25 °C で流入する水 3 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 = 2 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 120 → 50 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. ΔTlm = 74.55 K
- 2. ΔTlm = 109.7 K
- 3. A = 0.434 m²
- 4. A = 46.74 m²
- 5. Th,out = 31.43 °C
- 6. A = 4.94 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。