1.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 180 から 80 °C まで冷え、低温流体が 15 から 95 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 180 → 80 °CTc: 15 → 95 °C
ΔTlm = K
解答つき熱交換器 (LMTD)ワークシート
2.やさしい
並流熱交換器で、高温流体が 170 から 145 °C まで冷え、低温流体が 20 から 115 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 170 → 145 °CTc: 20 → 115 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
向流熱交換器が 80 kW を伝える。 高温流体は 80 から 45 °C まで冷え、低温流体は 20 から 40 °C まで温まる。熱通過率は 500 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 80 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 80 → 45 °CTc: 20 → 40 °C
A = m²
4.ふつう
向流熱交換器が 290 kW を伝える。 高温流体は 160 から 70 °C まで冷え、低温流体は 10 から 55 °C まで温まる。熱通過率は 500 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 290 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 160 → 70 °CTc: 10 → 55 °C
A = m²
5.むずかしい
向流二重管式熱交換器で、高温の油（1 kg/s、cp = 2.3 kJ/(kg·K)）が内管を流れ、130 から 55 °C まで冷える。 環状部の水（0.5 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）は 10 °C で流入する。内管の直径は 32 mm で、U = 400 W/(m²·K) はこの直径を基準とする。必要な管の長さ L を求めよ。
ṁh = 1 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 130 → 55 °Cṁc = 0.5 kg/sTc,in = 10 °CD = 32 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m
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 115 から 95 °C まで冷える。油は 25 °C で流入する水 0.5 kg/s（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）を加熱する。U = 1000 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: 115 → 95 °Cṁc = 0.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. ΔTlm = 74.55 K
- 2. ΔTlm = 74.56 K
- 3. A = 5.013 m²
- 4. A = 7.213 m²
- 5. L = 104.3 m
- 6. A = 1.821 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。