1.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 95 から 35 °C まで冷え、低温流体が 20 から 55 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 95 → 35 °CTc: 20 → 55 °C
ΔTlm = K
解答つき熱交換器 (LMTD)ワークシート
2.やさしい
熱交換器で 1 kg/s の軽油（cp = 2.1 kJ/(kg·K)）が 70 から 35 °C まで冷却される。 伝熱量 Q̇ を求めよ。
ṁ = 1 kg/scp = 2.1 kJ/(kg·K)T: 70 → 35 °C
Q̇ = kW
3.ふつう
並流熱交換器が 370 kW を伝える。 高温流体は 140 から 110 °C まで冷え、低温流体は 30 から 95 °C まで温まる。熱通過率は 300 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 370 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 140 → 110 °CTc: 30 → 95 °C
A = m²
4.ふつう
向流熱交換器が 300 kW を伝える。 高温流体は 170 から 35 °C まで冷え、低温流体は 10 から 140 °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 = 300 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 170 → 35 °CTc: 10 → 140 °C
A = m²
5.むずかしい
高温の油（1 kg/s、cp = 2.3 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 135 から 110 °C まで冷える。油は 15 °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 = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 135 → 110 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.むずかしい
伝熱面積 1 m²、U = 3000 W/(m²·K) の復水器の管の外側で、蒸気が一定の 120 °C で凝縮する。冷却水（0.5 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）は 15 °C で管に流入する。水の出口温度 Tc,out を求めよ。
Ts = 120 °CA = 1 m²U = 3000 W/(m²·K)ṁ = 0.5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
解答
- 1. ΔTlm = 25.49 K
- 2. Q̇ = 73.5 kW
- 3. A = 25.87 m²
- 4. A = 21.88 m²
- 5. A = 2.86 m²
- 6. Tc,out = 95.01 °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。