1.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 130 から 65 °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: 130 → 65 °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
向流熱交換器の伝熱面積は 12 m²、熱通過率は 200 W/(m²·K) である。高温流体は 80 から 25 °C まで冷え、低温流体は 10 から 25 °C まで温まる。伝熱量 Q̇ を求めよ。
A = 12 m²U = 200 W/(m²·K)Th: 80 → 25 °CTc: 10 → 25 °C
Q̇ = kW
3.ふつう
向流熱交換器が 140 kW を伝える。 高温流体は 175 から 100 °C まで冷え、低温流体は 25 から 65 °C まで温まる。熱通過率は 200 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 140 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 175 → 100 °CTc: 25 → 65 °C
A = m²
4.ふつう
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（3 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）が管内を流れ、25 から 95 °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。
Ts = 130 °Cṁ = 3 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 25 → 95 °CU = 2000 W/(m²·K)
A = m²
5.むずかしい
高温の油（1.5 kg/s、cp = 2.3 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 165 から 65 °C まで冷える。油は 30 °C で流入する水 1.5 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 = 1.5 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 165 → 65 °Cṁc = 1.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.むずかしい
向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 55 °C まで冷える。 環状部の水（1 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）は 25 °C で流入する。内管の直径は 25 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。
ṁh = 0.5 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 105 → 55 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 25 °CD = 25 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m
解答
- 1. ΔTlm = 54.39 K
- 2. Q̇ = 73.89 kW
- 3. A = 7.66 m²
- 4. A = 6.888 m²
- 5. A = 12.68 m²
- 6. L = 40 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。