1.やさしい
熱交換器で 2.5 kg/s のエタノール（cp = 2.44 kJ/(kg·K)）が 10 から 50 °C まで加熱される。 伝熱量 Q̇ を求めよ。
ṁ = 2.5 kg/scp = 2.44 kJ/(kg·K)T: 10 → 50 °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 125 から 80 °C まで冷え、低温流体が 20 から 75 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 125 → 80 °CTc: 20 → 75 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
向流熱交換器が 240 kW を伝える。 伝熱面積は 8 m² である。高温流体は 155 から 70 °C まで冷え、低温流体は 15 から 75 °C まで温まる。熱通過率 U を求めよ。
Q̇ = 240 kWA = 8 m²Th: 155 → 70 °CTc: 15 → 75 °C
U = W/(m²·K)
4.ふつう
向流熱交換器が 480 kW を伝える。 高温流体は 145 から 55 °C まで冷え、低温流体は 20 から 40 °C まで温まる。熱通過率は 800 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 480 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 145 → 55 °CTc: 20 → 40 °C
A = m²
5.むずかしい
高温の油（1.5 kg/s、cp = 2.5 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 125 から 100 °C まで冷える。油は 15 °C で流入する水 1.5 kg/s（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）を加熱する。U = 1000 W/(m²·K) のとき、必要な伝熱面積 A を求めよ。
ṁh = 1.5 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 125 → 100 °Cṁc = 1.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
6.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 145 から 125 °C まで冷える。油は 30 °C で流入する水 1.5 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 = 1 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 145 → 125 °Cṁc = 1.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. Q̇ = 244 kW
- 2. ΔTlm = 54.85 K
- 3. U = 449.6 W/(m²·K)
- 4. A = 9.417 m²
- 5. A = 1.042 m²
- 6. A = 2.273 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。