1.やさしい
向流熱交換器の伝熱面積は 1 m²、熱通過率は 1500 W/(m²·K) である。高温流体は 110 から 50 °C まで冷え、低温流体は 25 から 75 °C まで温まる。伝熱量 Q̇ を求めよ。
A = 1 m²U = 1500 W/(m²·K)Th: 110 → 50 °CTc: 25 → 75 °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 175 から 150 °C まで冷え、低温流体が 20 から 85 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 175 → 150 °CTc: 20 → 85 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
向流熱交換器が 140 kW を伝える。 高温流体は 80 から 55 °C まで冷え、低温流体は 20 から 65 °C まで温まる。熱通過率は 200 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 140 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 80 → 55 °CTc: 20 → 65 °C
A = m²
4.ふつう
並流熱交換器が 240 kW を伝える。 伝熱面積は 3 m² である。高温流体は 170 から 80 °C まで冷え、低温流体は 25 から 60 °C まで温まる。熱通過率 U を求めよ。
Q̇ = 240 kWA = 3 m²Th: 170 → 80 °CTc: 25 → 60 °C
U = W/(m²·K)
5.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 100 から 35 °C まで冷える。油は 10 °C で流入する水 3 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 = 1 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 100 → 35 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
6.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 = 4 kW/K である。高温流体は 155 °C、低温流体は 20 °C で流入する。熱交換器の A = 3 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 = 4 kW/KTh,in = 155 °CTc,in = 20 °CA = 3 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C
解答
- 1. Q̇ = 44.58 kW
- 2. ΔTlm = 108.8 K
- 3. A = 29.66 m²
- 4. U = 1268 W/(m²·K)
- 5. A = 3.514 m²
- 6. Th,out = 104.4 °C
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。