1.やさしい
向流熱交換器の伝熱面積は 1 m²、熱通過率は 200 W/(m²·K) である。高温流体は 105 から 85 °C まで冷え、低温流体は 20 から 60 °C まで温まる。伝熱量 Q̇ を求めよ。
A = 1 m²U = 200 W/(m²·K)Th: 105 → 85 °CTc: 20 → 60 °C
Q̇ = kW
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 125 から 80 °C まで冷え、低温流体が 30 から 60 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 125 → 80 °CTc: 30 → 60 °C
ΔTlm = K
3.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（0.5 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）が管内を流れ、10 から 55 °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。
Ts = 130 °Cṁ = 0.5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 55 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
4.ふつう
向流熱交換器が 160 kW を伝える。 高温流体は 95 から 65 °C まで冷え、低温流体は 15 から 50 °C まで温まる。熱通過率は 1500 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 160 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 95 → 65 °CTc: 15 → 50 °C
A = m²
5.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 50 °C まで冷える。 環状部の水（0.8 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）は 20 °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 → 50 °Cṁc = 0.8 kg/sTc,in = 20 °CD = 32 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m
6.むずかしい
高温の油（0.5 kg/s、cp = 2.3 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 140 から 80 °C まで冷える。油は 30 °C で流入する水 3 kg/s（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）を加熱する。U = 1000 W/(m²·K) のとき、必要な伝熱面積 A を求めよ。
ṁh = 0.5 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 140 → 80 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. Q̇ = 10.88 kW
- 2. ΔTlm = 57.17 K
- 3. A = 0.9823 m²
- 4. A = 2.248 m²
- 5. L = 91.8 m
- 6. A = 0.9333 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。