1.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 90 から 70 °C まで冷え、低温流体が 15 から 80 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 90 → 70 °CTc: 15 → 80 °C
ΔTlm = K
解答つき熱交換器 (LMTD)ワークシート
2.やさしい
高温の油（1.5 kg/s、cp = 2.3 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 175 から 85 °C まで冷える。油は 25 °C で流入する 3 kg/s の水（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）を加熱する。周囲への熱損失はない。水の出口温度 Tc,out を求めよ。
ṁh = 1.5 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 175 → 85 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
3.ふつう
並流熱交換器が 210 kW を伝える。 高温流体は 165 から 70 °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 300 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 210 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 165 → 70 °CTc: 20 → 65 °C
A = m²
4.ふつう
向流熱交換器が 120 kW を伝える。 高温流体は 160 から 145 °C まで冷え、低温流体は 15 から 145 °C まで温まる。熱通過率は 1000 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 120 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 160 → 145 °CTc: 15 → 145 °C
A = m²
5.むずかしい
並流二重管式熱交換器で、高温の油（1 kg/s、cp = 2.5 kJ/(kg·K)）が内管を流れ、115 から 65 °C まで冷える。 環状部の水（1.5 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）は 20 °C で流入する。内管の直径は 25 mm で、U = 250 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 = 1 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 115 → 65 °Cṁc = 1.5 kg/sTc,in = 20 °CD = 25 mmU = 250 W/(m²·K)
L = m
6.むずかしい
高温の油（2 kg/s、cp = 2.5 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 130 から 70 °C まで冷える。油は 30 °C で流入する水 1 kg/s（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）を加熱する。U = 500 W/(m²·K) のとき、必要な伝熱面積 A を求めよ。
ṁh = 2 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 130 → 70 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. ΔTlm = 26.4 K
- 2. Tc,out = 49.76 °C
- 3. A = 16.84 m²
- 4. A = 2.253 m²
- 5. L = 121.3 m
- 6. A = 17.77 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。