1.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 165 から 105 °C まで冷え、低温流体が 15 から 100 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 165 → 105 °CTc: 15 → 100 °C
ΔTlm = K
解答つき熱交換器 (LMTD)ワークシート
2.やさしい
向流熱交換器の伝熱面積は 3 m²、熱通過率は 1500 W/(m²·K) である。高温流体は 115 から 65 °C まで冷え、低温流体は 10 から 90 °C まで温まる。伝熱量 Q̇ を求めよ。
A = 3 m²U = 1500 W/(m²·K)Th: 115 → 65 °CTc: 10 → 90 °C
Q̇ = kW
3.ふつう
向流熱交換器が 460 kW を伝える。 高温流体は 100 から 75 °C まで冷え、低温流体は 15 から 85 °C まで温まる。熱通過率は 200 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 460 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 100 → 75 °CTc: 15 → 85 °C
A = m²
4.ふつう
復水器で、蒸気が管の外側で一定の 100 °C で凝縮する。冷却水（1 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）が管内を流れ、15 から 70 °C まで温まる。熱通過率は 2500 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Ts = 100 °Cṁ = 1 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 70 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
5.むずかしい
高温の油（1.5 kg/s、cp = 2.5 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 180 から 130 °C まで冷える。油は 25 °C で流入する水 1 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 = 1.5 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 180 → 130 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.むずかしい
向流二重管式熱交換器で、高温の油（0.8 kg/s、cp = 2.3 kJ/(kg·K)）が内管を流れ、95 から 50 °C まで冷える。 環状部の水（0.5 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 = 250 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 = 0.8 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 95 → 50 °Cṁc = 0.5 kg/sTc,in = 10 °CD = 20 mmU = 250 W/(m²·K)
L = m
解答
- 1. ΔTlm = 76.82 K
- 2. Q̇ = 171.2 kW
- 3. A = 70.86 m²
- 4. A = 1.741 m²
- 5. A = 3.487 m²
- 6. L = 123.6 m
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。