1.やさしい
向流熱交換器の伝熱面積は 8 m²、熱通過率は 500 W/(m²·K) である。高温流体は 130 から 45 °C まで冷え、低温流体は 25 から 45 °C まで温まる。伝熱量 Q̇ を求めよ。
A = 8 m²U = 500 W/(m²·K)Th: 130 → 45 °CTc: 25 → 45 °C
Q̇ = kW
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 110 から 70 °C まで冷え、低温流体が 10 から 70 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 110 → 70 °CTc: 10 → 70 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
向流熱交換器が 250 kW を伝える。 伝熱面積は 20 m² である。高温流体は 130 から 80 °C まで冷え、低温流体は 30 から 105 °C まで温まる。熱通過率 U を求めよ。
Q̇ = 250 kWA = 20 m²Th: 130 → 80 °CTc: 30 → 105 °C
U = W/(m²·K)
4.ふつう
並流熱交換器が 410 kW を伝える。 伝熱面積は 10 m² である。高温流体は 130 から 110 °C まで冷え、低温流体は 30 から 50 °C まで温まる。熱通過率 U を求めよ。
Q̇ = 410 kWA = 10 m²Th: 130 → 110 °CTc: 30 → 50 °C
U = W/(m²·K)
5.むずかしい
高温の油（1 kg/s、cp = 2.3 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 100 から 45 °C まで冷える。油は 20 °C で流入する水 0.5 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 = 1 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 100 → 45 °Cṁc = 0.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
6.むずかしい
伝熱面積 1.5 m²、U = 3000 W/(m²·K) の復水器の管の外側で、蒸気が一定の 140 °C で凝縮する。冷却水（3 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）は 15 °C で管に流入する。水の出口温度 Tc,out を求めよ。
Ts = 140 °CA = 1.5 m²U = 3000 W/(m²·K)ṁ = 3 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
解答
- 1. Q̇ = 179.7 kW
- 2. ΔTlm = 49.33 K
- 3. U = 346.6 W/(m²·K)
- 4. U = 523.6 W/(m²·K)
- 5. A = 7.148 m²
- 6. Tc,out = 52.69 °C
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。