1.やさしい
並流熱交換器で、高温流体が 145 から 100 °C まで冷え、低温流体が 15 から 45 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 145 → 100 °CTc: 15 → 45 °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 0.2 kg/s の軽油（cp = 2.1 kJ/(kg·K)）が 105 から 30 °C まで冷却される。 伝熱量 Q̇ を求めよ。
ṁ = 0.2 kg/scp = 2.1 kJ/(kg·K)T: 105 → 30 °C
Q̇ = kW
3.ふつう
並流熱交換器が 310 kW を伝える。 高温流体は 110 から 95 °C まで冷え、低温流体は 30 から 40 °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 = 310 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 110 → 95 °CTc: 30 → 40 °C
A = m²
4.ふつう
向流熱交換器が 140 kW を伝える。 高温流体は 180 から 165 °C まで冷え、低温流体は 15 から 80 °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 = 140 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 180 → 165 °CTc: 15 → 80 °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 95 から 45 °C まで冷える。油は 25 °C で流入する水 2 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: 95 → 45 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.むずかしい
高温の油（2 kg/s、cp = 2.5 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 170 から 105 °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 = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 170 → 105 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. ΔTlm = 87.19 K
- 2. Q̇ = 31.5 kW
- 3. A = 4.646 m²
- 4. A = 5.677 m²
- 5. A = 14.79 m²
- 6. A = 3.932 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。