1.やさしい
向流熱交換器の伝熱面積は 8 m²、熱通過率は 500 W/(m²·K) である。高温流体は 155 から 140 °C まで冷え、低温流体は 30 から 80 °C まで温まる。伝熱量 Q̇ を求めよ。
A = 8 m²U = 500 W/(m²·K)Th: 155 → 140 °CTc: 30 → 80 °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 145 から 40 °C まで冷え、低温流体が 20 から 120 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 145 → 40 °CTc: 20 → 120 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
向流熱交換器が 180 kW を伝える。 高温流体は 125 から 45 °C まで冷え、低温流体は 15 から 25 °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 = 180 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 125 → 45 °CTc: 15 → 25 °C
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 460 kW を伝えなければならない。高温流体は 150 から 90 °C まで冷え、低温流体は 25 から 70 °C まで温まる。この配置の LMTD 補正係数は F = 0.95、U = 300 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 460 kWF = 0.95U = 300 W/(m²·K)Th: 150 → 90 °CTc: 25 → 70 °C
A = m²
5.むずかしい
高温の油（0.5 kg/s、cp = 2.1 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 135 から 55 °C まで冷える。油は 15 °C で流入する水 0.5 kg/s（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）を加熱する。U = 1500 W/(m²·K) のとき、必要な伝熱面積 A を求めよ。
ṁh = 0.5 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 135 → 55 °Cṁc = 0.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1500 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 140 から 115 °C まで冷える。油は 25 °C で流入する水 1.5 kg/s（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）を加熱する。U = 1500 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: 140 → 115 °Cṁc = 1.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. Q̇ = 365.5 kW
- 2. ΔTlm = 22.41 K
- 3. A = 2.064 m²
- 4. A = 22.34 m²
- 5. A = 0.9717 m²
- 6. A = 0.9008 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。