1.やさしい
向流熱交換器の伝熱面積は 6 m²、熱通過率は 800 W/(m²·K) である。高温流体は 180 から 35 °C まで冷え、低温流体は 10 から 70 °C まで温まる。伝熱量 Q̇ を求めよ。
A = 6 m²U = 800 W/(m²·K)Th: 180 → 35 °CTc: 10 → 70 °C
Q̇ = kW
解答つき熱交換器 (LMTD)ワークシート
2.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 80 から 55 °C まで冷え、低温流体が 10 から 20 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 80 → 55 °CTc: 10 → 20 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
向流熱交換器が 500 kW を伝える。 伝熱面積は 10 m² である。高温流体は 85 から 50 °C まで冷え、低温流体は 25 から 65 °C まで温まる。熱通過率 U を求めよ。
Q̇ = 500 kWA = 10 m²Th: 85 → 50 °CTc: 25 → 65 °C
U = W/(m²·K)
4.ふつう
復水器で、蒸気が管の外側で一定の 120 °C で凝縮する。冷却水（1 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）が管内を流れ、30 から 100 °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。
Ts = 120 °Cṁ = 1 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 100 °CU = 1000 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 135 から 60 °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 = 1.5 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 135 → 60 °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
伝熱面積 2 m²、U = 1500 W/(m²·K) の復水器の管の外側で、蒸気が一定の 130 °C で凝縮する。冷却水（1 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）は 20 °C で管に流入する。水の出口温度 Tc,out を求めよ。
Ts = 130 °CA = 2 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
解答
- 1. Q̇ = 275.4 kW
- 2. ΔTlm = 52.14 K
- 3. U = 2231 W/(m²·K)
- 4. A = 6.287 m²
- 5. A = 23.92 m²
- 6. Tc,out = 76.33 °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。