1.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 85 から 50 °C まで冷え、低温流体が 15 から 35 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 85 → 50 °CTc: 15 → 35 °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 155 から 125 °C まで冷え、低温流体が 30 から 95 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 155 → 125 °CTc: 30 → 95 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
向流熱交換器が 310 kW を伝える。 高温流体は 135 から 30 °C まで冷え、低温流体は 15 から 55 °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 = 310 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 135 → 30 °CTc: 15 → 55 °C
A = m²
4.ふつう
復水器で、蒸気が管の外側で一定の 130 °C で凝縮する。冷却水（3 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）が管内を流れ、30 から 100 °C まで温まる。熱通過率は 3500 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Ts = 130 °Cṁ = 3 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 100 °CU = 3500 W/(m²·K)
A = m²
5.むずかしい
向流熱交換器で、両方の流体の熱容量流量は等しく ṁ·cp = 3 kW/K である。高温流体は 170 °C、低温流体は 20 °C で流入する。熱交換器の A = 2 m²、U = 800 W/(m²·K) である。高温側の出口温度 Th,out を求めよ。
Ch = Cc = 3 kW/KTh,in = 170 °CTc,in = 20 °CA = 2 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.むずかしい
高温の油（1 kg/s、cp = 2.5 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 135 から 80 °C まで冷える。油は 20 °C で流入する水 1 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 = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 135 → 80 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. ΔTlm = 42.06 K
- 2. ΔTlm = 66.57 K
- 3. A = 9.979 m²
- 4. A = 4.314 m²
- 5. Th,out = 117.8 °C
- 6. A = 9.755 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。