1.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 140 から 35 °C まで冷え、低温流体が 10 から 30 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 140 → 35 °CTc: 10 → 30 °C
ΔTlm = K
解答つき熱交換器 (LMTD)ワークシート
2.やさしい
向流熱交換器の伝熱面積は 2 m²、熱通過率は 200 W/(m²·K) である。高温流体は 145 から 60 °C まで冷え、低温流体は 30 から 45 °C まで温まる。伝熱量 Q̇ を求めよ。
A = 2 m²U = 200 W/(m²·K)Th: 145 → 60 °CTc: 30 → 45 °C
Q̇ = kW
3.ふつう
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 610 kW を伝えなければならない。高温流体は 150 から 90 °C まで冷え、低温流体は 20 から 100 °C まで温まる。この配置の LMTD 補正係数は F = 0.95、U = 300 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 610 kWF = 0.95U = 300 W/(m²·K)Th: 150 → 90 °CTc: 20 → 100 °C
A = m²
4.ふつう
並流熱交換器が 80 kW を伝える。 伝熱面積は 2.5 m² である。高温流体は 180 から 140 °C まで冷え、低温流体は 20 から 75 °C まで温まる。熱通過率 U を求めよ。
Q̇ = 80 kWA = 2.5 m²Th: 180 → 140 °CTc: 20 → 75 °C
U = W/(m²·K)
5.むずかしい
高温の油（0.5 kg/s、cp = 2.1 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 145 から 75 °C まで冷える。油は 25 °C で流入する水 1.5 kg/s（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）を加熱する。U = 300 W/(m²·K) のとき、必要な伝熱面積 A を求めよ。
ṁh = 0.5 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 145 → 75 °Cṁc = 1.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
6.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 140 から 110 °C まで冷える。油は 15 °C で流入する水 2 kg/s（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）を加熱する。U = 800 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: 140 → 110 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. ΔTlm = 57.37 K
- 2. Q̇ = 23.26 kW
- 3. A = 36.01 m²
- 4. U = 303.4 W/(m²·K)
- 5. A = 3.248 m²
- 6. A = 0.8175 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。