1.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 90 から 70 °C まで冷え、低温流体が 30 から 70 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 90 → 70 °CTc: 30 → 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 20 m²、熱通過率は 500 W/(m²·K) である。高温流体は 165 から 120 °C まで冷え、低温流体は 25 から 125 °C まで温まる。伝熱量 Q̇ を求めよ。
A = 20 m²U = 500 W/(m²·K)Th: 165 → 120 °CTc: 25 → 125 °C
Q̇ = kW
3.ふつう
復水器で、蒸気が管の外側で一定の 130 °C で凝縮する。冷却水（1 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）が管内を流れ、30 から 75 °C まで温まる。熱通過率は 3500 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Ts = 130 °Cṁ = 1 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 75 °CU = 3500 W/(m²·K)
A = m²
4.ふつう
向流熱交換器が 450 kW を伝える。 高温流体は 110 から 40 °C まで冷え、低温流体は 20 から 30 °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 = 450 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 110 → 40 °CTc: 20 → 30 °C
A = m²
5.むずかしい
高温の油（0.5 kg/s、cp = 2.5 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 125 から 50 °C まで冷える。油は 15 °C で流入する水 1 kg/s（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）を加熱する。U = 500 W/(m²·K) のとき、必要な伝熱面積 A を求めよ。
ṁh = 0.5 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 125 → 50 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.むずかしい
向流二重管式熱交換器で、高温の油（0.5 kg/s、cp = 2.1 kJ/(kg·K)）が内管を流れ、110 から 70 °C まで冷える。 環状部の水（1 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）は 15 °C で流入する。内管の直径は 25 mm で、U = 500 W/(m²·K) はこの直径を基準とする。必要な管の長さ L を求めよ。
ṁh = 0.5 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 110 → 70 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 15 °CD = 25 mmU = 500 W/(m²·K)
L = m
解答
- 1. ΔTlm = 28.85 K
- 2. Q̇ = 635.8 kW
- 3. A = 0.714 m²
- 4. A = 20.79 m²
- 5. A = 3.271 m²
- 6. L = 15.52 m
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。