1.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 145 から 110 °C まで冷え、低温流体が 20 から 95 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 145 → 110 °CTc: 20 → 95 °C
ΔTlm = K
解答つき熱交換器 (LMTD)ワークシート
2.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 115 から 100 °C まで冷え、低温流体が 10 から 45 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 115 → 100 °CTc: 10 → 45 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
向流熱交換器が 310 kW を伝える。 高温流体は 80 から 30 °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 800 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 310 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 80 → 30 °CTc: 10 → 40 °C
A = m²
4.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 680 kW を伝えなければならない。高温流体は 160 から 125 °C まで冷え、低温流体は 30 から 45 °C まで温まる。この配置の LMTD 補正係数は F = 0.9、U = 300 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 680 kWF = 0.9U = 300 W/(m²·K)Th: 160 → 125 °CTc: 30 → 45 °C
A = m²
5.むずかしい
並流二重管式熱交換器で、高温の油（0.2 kg/s、cp = 2.1 kJ/(kg·K)）が内管を流れ、145 から 85 °C まで冷える。 環状部の水（1 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）は 10 °C で流入する。内管の直径は 20 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。
ṁh = 0.2 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 145 → 85 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 10 °CD = 20 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m
6.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 130 から 90 °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 = 800 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: 130 → 90 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. ΔTlm = 68.05 K
- 2. ΔTlm = 79.58 K
- 3. A = 13.43 m²
- 4. A = 24.06 m²
- 5. L = 27.2 m
- 6. A = 1.51 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。