1.やさしい
並流熱交換器で、高温流体が 130 から 80 °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: 130 → 80 °CTc: 10 → 70 °C
ΔTlm = K
解答つき熱交換器 (LMTD)ワークシート
2.やさしい
向流熱交換器の伝熱面積は 10 m²、熱通過率は 800 W/(m²·K) である。高温流体は 165 から 100 °C まで冷え、低温流体は 20 から 140 °C まで温まる。伝熱量 Q̇ を求めよ。
A = 10 m²U = 800 W/(m²·K)Th: 165 → 100 °CTc: 20 → 140 °C
Q̇ = kW
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 260 kW を伝えなければならない。高温流体は 180 から 120 °C まで冷え、低温流体は 10 から 150 °C まで温まる。この配置の LMTD 補正係数は F = 0.85、U = 500 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 260 kWF = 0.85U = 500 W/(m²·K)Th: 180 → 120 °CTc: 10 → 150 °C
A = m²
4.ふつう
向流熱交換器が 60 kW を伝える。 高温流体は 90 から 50 °C まで冷え、低温流体は 10 から 40 °C まで温まる。熱通過率は 500 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 60 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 90 → 50 °CTc: 10 → 40 °C
A = m²
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 = 1.5 kW/K である。高温流体は 180 °C、低温流体は 10 °C で流入する。熱交換器の A = 4 m²、U = 500 W/(m²·K) である。高温側の出口温度 Th,out を求めよ。
Ch = Cc = 1.5 kW/KTh,in = 180 °CTc,in = 10 °CA = 4 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.むずかしい
高温の油（2 kg/s、cp = 2.3 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 110 から 85 °C まで冷える。油は 10 °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 = 2 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 110 → 85 °Cṁc = 0.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. ΔTlm = 44.27 K
- 2. Q̇ = 378.3 kW
- 3. A = 9.936 m²
- 4. A = 2.678 m²
- 5. Th,out = 82.86 °C
- 6. A = 2.448 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。