1.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 130 から 95 °C まで冷え、低温流体が 15 から 70 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 130 → 95 °CTc: 15 → 70 °C
ΔTlm = K
解答つき熱交換器 (LMTD)ワークシート
2.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 150 から 90 °C まで冷え、低温流体が 25 から 130 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 150 → 90 °CTc: 25 → 130 °C
ΔTlm = K
3.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（2 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）が管内を流れ、30 から 50 °C まで温まる。熱通過率は 3000 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Ts = 100 °Cṁ = 2 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 50 °CU = 3000 W/(m²·K)
A = m²
4.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 660 kW を伝えなければならない。高温流体は 95 から 50 °C まで冷え、低温流体は 15 から 75 °C まで温まる。この配置の LMTD 補正係数は F = 0.88、U = 500 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 660 kWF = 0.88U = 500 W/(m²·K)Th: 95 → 50 °CTc: 15 → 75 °C
A = m²
5.むずかしい
伝熱面積 5 m²、U = 2500 W/(m²·K) の復水器の管の外側で、蒸気が一定の 105 °C で凝縮する。冷却水（3 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 = 105 °CA = 5 m²U = 2500 W/(m²·K)ṁ = 3 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
6.むずかしい
高温の油（1.5 kg/s、cp = 2.3 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 100 から 80 °C まで冷える。油は 30 °C で流入する水 3 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 = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 100 → 80 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. ΔTlm = 69.52 K
- 2. ΔTlm = 38.18 K
- 3. A = 0.9376 m²
- 4. A = 55.96 m²
- 5. Tc,out = 73.63 °C
- 6. A = 6.059 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。