1.やさしい
並流熱交換器で、高温流体が 110 から 65 °C まで冷え、低温流体が 25 から 35 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 110 → 65 °CTc: 25 → 35 °C
ΔTlm = K
解答つき熱交換器 (LMTD)ワークシート
2.やさしい
高温の油（0.5 kg/s、cp = 2.1 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 120 から 85 °C まで冷える。油は 25 °C で流入する 1 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 = 0.5 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 120 → 85 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
3.ふつう
並流熱交換器が 60 kW を伝える。 伝熱面積は 2.5 m² である。高温流体は 125 から 90 °C まで冷え、低温流体は 25 から 55 °C まで温まる。熱通過率 U を求めよ。
Q̇ = 60 kWA = 2.5 m²Th: 125 → 90 °CTc: 25 → 55 °C
U = W/(m²·K)
4.ふつう
並流熱交換器が 290 kW を伝える。 高温流体は 115 から 95 °C まで冷え、低温流体は 15 から 80 °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 = 290 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 115 → 95 °CTc: 15 → 80 °C
A = m²
5.むずかしい
高温の油（2 kg/s、cp = 2.5 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 95 から 75 °C まで冷える。油は 15 °C で流入する水 1.5 kg/s（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）を加熱する。U = 200 W/(m²·K) のとき、必要な伝熱面積 A を求めよ。
ṁh = 2 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 95 → 75 °Cṁc = 1.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.むずかしい
高温の油（1 kg/s、cp = 2.1 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 140 から 75 °C まで冷える。油は 30 °C で流入する水 2 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 = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 140 → 75 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. ΔTlm = 52.81 K
- 2. Tc,out = 33.79 °C
- 3. U = 387.6 W/(m²·K)
- 4. A = 6.473 m²
- 5. A = 8.064 m²
- 6. A = 1.371 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。