1.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 125 から 45 °C まで冷え、低温流体が 20 から 115 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 125 → 45 °CTc: 20 → 115 °C
ΔTlm = K
解答つき熱交換器 (LMTD)ワークシート
2.やさしい
熱交換器で 1.2 kg/s の水（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）が 60 から 45 °C まで冷却される。 伝熱量 Q̇ を求めよ。
ṁ = 1.2 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)T: 60 → 45 °C
Q̇ = kW
3.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 360 kW を伝えなければならない。高温流体は 115 から 65 °C まで冷え、低温流体は 20 から 40 °C まで温まる。この配置の LMTD 補正係数は F = 0.9、U = 200 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 360 kWF = 0.9U = 200 W/(m²·K)Th: 115 → 65 °CTc: 20 → 40 °C
A = m²
4.ふつう
並流熱交換器が 190 kW を伝える。 高温流体は 175 から 95 °C まで冷え、低温流体は 25 から 55 °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 = 190 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 175 → 95 °CTc: 25 → 55 °C
A = m²
5.むずかしい
高温の油（2 kg/s、cp = 2.1 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 100 から 70 °C まで冷える。油は 15 °C で流入する水 2 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 = 2 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 100 → 70 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.むずかしい
向流熱交換器で、両方の流体の熱容量流量は等しく ṁ·cp = 4 kW/K である。高温流体は 180 °C、低温流体は 10 °C で流入する。熱交換器の A = 3 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 = 4 kW/KTh,in = 180 °CTc,in = 10 °CA = 3 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C
解答
- 1. ΔTlm = 16.37 K
- 2. Q̇ = 75.24 kW
- 3. A = 34.06 m²
- 4. A = 2.854 m²
- 5. A = 4.054 m²
- 6. Th,out = 133.6 °C
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。