高温の油(2 kg/s、cp = 2.5 kJ/(kg·K))が向流熱交換器で 150 から 55 °C まで冷える。油は 15 °C で流入する 2 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。
解答つき熱交換器 (LMTD)ワークシート
1.やさしい
ṁh = 2 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 150 → 55 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
2.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 95 から 70 °C まで冷え、低温流体が 30 から 65 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 95 → 70 °CTc: 30 → 65 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
向流熱交換器が 290 kW を伝える。 高温流体は 110 から 60 °C まで冷え、低温流体は 25 から 90 °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 = 290 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 110 → 60 °CTc: 25 → 90 °C
A = m²
4.ふつう
向流熱交換器が 360 kW を伝える。 高温流体は 175 から 130 °C まで冷え、低温流体は 15 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 = 360 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 175 → 130 °CTc: 15 → 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 kW/K である。高温流体は 150 °C、低温流体は 30 °C で流入する。熱交換器の A = 1 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 kW/KTh,in = 150 °CTc,in = 30 °CA = 1 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C
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 90 から 65 °C まで冷える。油は 25 °C で流入する水 3 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: 90 → 65 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. Tc,out = 71.82 °C
- 2. ΔTlm = 34.76 K
- 3. A = 13.52 m²
- 4. A = 3.608 m²
- 5. Th,out = 110 °C
- 6. A = 1.584 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。