1.やさしい
並流熱交換器で、高温流体が 120 から 75 °C まで冷え、低温流体が 25 から 55 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 120 → 75 °CTc: 25 → 55 °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 175 から 130 °C まで冷え、低温流体が 20 から 45 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 175 → 130 °CTc: 20 → 45 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
シェルアンドチューブ熱交換器（1 シェルパス、2 チューブパス）で 510 kW を伝えなければならない。高温流体は 155 から 50 °C まで冷え、低温流体は 30 から 50 °C まで温まる。この配置の LMTD 補正係数は F = 0.88、U = 200 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 510 kWF = 0.88U = 200 W/(m²·K)Th: 155 → 50 °CTc: 30 → 50 °C
A = m²
4.ふつう
向流熱交換器が 110 kW を伝える。 高温流体は 135 から 105 °C まで冷え、低温流体は 20 から 45 °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 = 110 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 135 → 105 °CTc: 20 → 45 °C
A = m²
5.むずかしい
並流二重管式熱交換器で、高温の油（0.3 kg/s、cp = 2.3 kJ/(kg·K)）が内管を流れ、120 から 75 °C まで冷える。 環状部の水（1 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）は 25 °C で流入する。内管の直径は 32 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 = 0.3 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 120 → 75 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 25 °CD = 32 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m
6.むずかしい
向流二重管式熱交換器で、高温の油（0.3 kg/s、cp = 2.1 kJ/(kg·K)）が内管を流れ、115 から 50 °C まで冷える。 環状部の水（1.5 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）は 10 °C で流入する。内管の直径は 50 mm で、U = 400 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 = 0.3 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 115 → 50 °Cṁc = 1.5 kg/sTc,in = 10 °CD = 50 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m
解答
- 1. ΔTlm = 48.13 K
- 2. ΔTlm = 119.7 K
- 3. A = 56.53 m²
- 4. A = 4.192 m²
- 5. L = 31.52 m
- 6. L = 10.04 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。