1.やさしい
高温の油（1.5 kg/s、cp = 2.1 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 105 から 70 °C まで冷える。油は 15 °C で流入する 1.5 kg/s の水（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）を加熱する。周囲への熱損失はない。水の出口温度 Tc,out を求めよ。
ṁh = 1.5 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 105 → 70 °Cṁc = 1.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
2.やさしい
熱交換器で 0.5 kg/s のグリコール混合液（cp = 3.6 kJ/(kg·K)）が 10 から 30 °C まで加熱される。 伝熱量 Q̇ を求めよ。
ṁ = 0.5 kg/scp = 3.6 kJ/(kg·K)T: 10 → 30 °C
Q̇ = kW
3.ふつう
向流熱交換器が 240 kW を伝える。 高温流体は 130 から 60 °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 300 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 240 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 130 → 60 °CTc: 15 → 80 °C
A = m²
4.ふつう
並流熱交換器が 430 kW を伝える。 高温流体は 155 から 90 °C まで冷え、低温流体は 20 から 70 °C まで温まる。熱通過率は 800 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 430 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 155 → 90 °CTc: 20 → 70 °C
A = m²
5.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 80 から 50 °C まで冷える。油は 10 °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 = 2 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 80 → 50 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °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 150 から 60 °C まで冷える。油は 15 °C で流入する水 2 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: 150 → 60 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. Tc,out = 32.58 °C
- 2. Q̇ = 36 kW
- 3. A = 16.86 m²
- 4. A = 8.925 m²
- 5. A = 16.39 m²
- 6. A = 9.173 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。