1.やさしい
高温の油（1 kg/s、cp = 2.1 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 180 から 135 °C まで冷える。油は 15 °C で流入する 0.5 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 = 1 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 180 → 135 °Cṁc = 0.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
2.やさしい
高温の油（2 kg/s、cp = 2.3 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 160 から 105 °C まで冷える。油は 15 °C で流入する 3 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 = 2 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 160 → 105 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
3.ふつう
向流熱交換器が 350 kW を伝える。 高温流体は 140 から 45 °C まで冷え、低温流体は 25 から 105 °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 = 350 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 140 → 45 °CTc: 25 → 105 °C
A = m²
4.ふつう
向流熱交換器が 440 kW を伝える。 高温流体は 145 から 35 °C まで冷え、低温流体は 15 から 60 °C まで温まる。熱通過率は 1500 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 440 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 145 → 35 °CTc: 15 → 60 °C
A = m²
5.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 135 から 65 °C まで冷える。油は 10 °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 = 1 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 135 → 65 °Cṁc = 1.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.むずかしい
高温の油（2 kg/s、cp = 2.3 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 160 から 75 °C まで冷える。油は 20 °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 = 2 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 160 → 75 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. Tc,out = 60.22 °C
- 2. Tc,out = 35.18 °C
- 3. A = 13.06 m²
- 4. A = 6.53 m²
- 5. A = 9.682 m²
- 6. A = 6.197 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。