1.やさしい
並流熱交換器で、高温流体が 140 から 85 °C まで冷え、低温流体が 20 から 65 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 140 → 85 °CTc: 20 → 65 °C
ΔTlm = K
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 140 から 60 °C まで冷え、低温流体が 20 から 50 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 140 → 60 °CTc: 20 → 50 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
向流熱交換器が 180 kW を伝える。 伝熱面積は 8 m² である。高温流体は 165 から 125 °C まで冷え、低温流体は 30 から 110 °C まで温まる。熱通過率 U を求めよ。
Q̇ = 180 kWA = 8 m²Th: 165 → 125 °CTc: 30 → 110 °C
U = W/(m²·K)
4.ふつう
向流熱交換器が 50 kW を伝える。 高温流体は 125 から 25 °C まで冷え、低温流体は 10 から 90 °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 = 50 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 125 → 25 °CTc: 10 → 90 °C
A = m²
5.むずかしい
伝熱面積 2.5 m²、U = 1000 W/(m²·K) の復水器の管の外側で、蒸気が一定の 105 °C で凝縮する。冷却水（1.5 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）は 25 °C で管に流入する。水の出口温度 Tc,out を求めよ。
Ts = 105 °CA = 2.5 m²U = 1000 W/(m²·K)ṁ = 1.5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
6.むずかしい
並流二重管式熱交換器で、高温の油（0.5 kg/s、cp = 2.3 kJ/(kg·K)）が内管を流れ、105 から 70 °C まで冷える。 環状部の水（0.3 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 = 150 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 = 0.5 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 105 → 70 °Cṁc = 0.3 kg/sTc,in = 10 °CD = 32 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m
解答
- 1. ΔTlm = 55.81 K
- 2. ΔTlm = 61.66 K
- 3. U = 307.4 W/(m²·K)
- 4. A = 4.236 m²
- 5. Tc,out = 51.31 °C
- 6. L = 48.74 m
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。