1.やさしい
高温の油（1.5 kg/s、cp = 2.1 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 145 から 85 °C まで冷える。油は 30 °C で流入する 2 kg/s の水（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）を加熱する。周囲への熱損失はない。水の出口温度 Tc,out を求めよ。
ṁh = 1.5 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 145 → 85 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
2.やさしい
向流熱交換器の伝熱面積は 20 m²、熱通過率は 300 W/(m²·K) である。高温流体は 100 から 80 °C まで冷え、低温流体は 10 から 50 °C まで温まる。伝熱量 Q̇ を求めよ。
A = 20 m²U = 300 W/(m²·K)Th: 100 → 80 °CTc: 10 → 50 °C
Q̇ = kW
3.ふつう
並流熱交換器が 180 kW を伝える。 高温流体は 170 から 130 °C まで冷え、低温流体は 15 から 95 °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 = 180 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 170 → 130 °CTc: 15 → 95 °C
A = m²
4.ふつう
向流熱交換器が 150 kW を伝える。 高温流体は 180 から 90 °C まで冷え、低温流体は 20 から 35 °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。
Q̇ = 150 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 180 → 90 °CTc: 20 → 35 °C
A = m²
5.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 150 から 80 °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 = 1 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 150 → 80 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.むずかしい
伝熱面積 5 m²、U = 2500 W/(m²·K) の復水器の管の外側で、蒸気が一定の 130 °C で凝縮する。冷却水（1 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）は 20 °C で管に流入する。水の出口温度 Tc,out を求めよ。
Ts = 130 °CA = 5 m²U = 2500 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
解答
- 1. Tc,out = 52.61 °C
- 2. Q̇ = 356.6 kW
- 3. A = 11.16 m²
- 4. A = 1.456 m²
- 5. A = 1.463 m²
- 6. Tc,out = 124.5 °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。