1.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 175 から 80 °C まで冷え、低温流体が 30 から 105 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 175 → 80 °CTc: 30 → 105 °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 160 から 60 °C まで冷え、低温流体が 25 から 35 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 160 → 60 °CTc: 25 → 35 °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 140 kW を伝えなければならない。高温流体は 170 から 75 °C まで冷え、低温流体は 20 から 105 °C まで温まる。この配置の LMTD 補正係数は F = 0.9、U = 300 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 140 kWF = 0.9U = 300 W/(m²·K)Th: 170 → 75 °CTc: 20 → 105 °C
A = m²
4.ふつう
向流熱交換器が 260 kW を伝える。 伝熱面積は 25 m² である。高温流体は 85 から 30 °C まで冷え、低温流体は 15 から 50 °C まで温まる。熱通過率 U を求めよ。
Q̇ = 260 kWA = 25 m²Th: 85 → 30 °CTc: 15 → 50 °C
U = W/(m²·K)
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 = 3 kW/K である。高温流体は 85 °C、低温流体は 20 °C で流入する。熱交換器の A = 5 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 = 3 kW/KTh,in = 85 °CTc,in = 20 °CA = 5 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.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 130 から 80 °C まで冷える。油は 10 °C で流入する水 3 kg/s（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）を加熱する。U = 300 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: 130 → 80 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. ΔTlm = 59.44 K
- 2. ΔTlm = 70.7 K
- 3. A = 8.662 m²
- 4. U = 440.6 W/(m²·K)
- 5. Th,out = 63.33 °C
- 6. A = 4.707 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。