解答つき熱交換器 (LMTD)ワークシート

向流熱交換器で、高温流体が 130 から 70 °C まで冷え、低温流体が 20 から 100 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔT_lm を求めよ。

熱交換器で 1.5 kg/s のエタノール（c_p = 2.44 kJ/(kg·K)）が 20 から 80 °C まで加熱される。 伝熱量 Q̇ を求めよ。

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 410 kW を伝えなければならない。高温流体は 125 から 95 °C まで冷え、低温流体は 10 から 100 °C まで温まる。この配置の LMTD 補正係数は F = 0.9、U = 200 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。

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（5 kg/s、c_p = 4.18 kJ/(kg·K)）が管内を流れ、30 から 70 °C まで温まる。熱通過率は 2000 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。

高温の油（1.5 kg/s、c_p = 2.3 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 115 から 80 °C まで冷える。油は 25 °C で流入する水 1 kg/s（c_p = 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。

並流二重管式熱交換器で、高温の油（0.3 kg/s、c_p = 2.3 kJ/(kg·K)）が内管を流れ、125 から 75 °C まで冷える。 環状部の水（1 kg/s、c_p = 4.18 kJ/(kg·K)）は 25 °C で流入する。内管の直径は 50 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。