解答つき熱交換器 (LMTD)ワークシート

高温の油（1 kg/s、c_p = 2.3 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 150 から 75 °C まで冷える。油は 15 °C で流入する 1.5 kg/s の水（c_p = 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 T_c,out を求めよ。

向流熱交換器の伝熱面積は 3 m²、熱通過率は 800 W/(m²·K) である。高温流体は 180 から 150 °C まで冷え、低温流体は 25 から 65 °C まで温まる。伝熱量 Q̇ を求めよ。

並流熱交換器が 100 kW を伝える。 高温流体は 80 から 50 °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。

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 590 kW を伝えなければならない。高温流体は 135 から 75 °C まで冷え、低温流体は 25 から 35 °C まで温まる。この配置の LMTD 補正係数は F = 0.95、U = 300 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。

向流二重管式熱交換器で、高温の油（0.5 kg/s、c_p = 2.1 kJ/(kg·K)）が内管を流れ、140 から 95 °C まで冷える。 環状部の水（0.8 kg/s、c_p = 4.18 kJ/(kg·K)）は 20 °C で流入する。内管の直径は 50 mm で、U = 150 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。

向流二重管式熱交換器で、高温の油（0.3 kg/s、c_p = 2.5 kJ/(kg·K)）が内管を流れ、145 から 80 °C まで冷える。 環状部の水（1.5 kg/s、c_p = 4.18 kJ/(kg·K)）は 15 °C で流入する。内管の直径は 40 mm で、U = 250 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。