1.やさしい
向流熱交換器の伝熱面積は 20 m²、熱通過率は 1500 W/(m²·K) である。高温流体は 140 から 90 °C まで冷え、低温流体は 15 から 115 °C まで温まる。伝熱量 Q̇ を求めよ。
A = 20 m²U = 1500 W/(m²·K)Th: 140 → 90 °CTc: 15 → 115 °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 135 から 50 °C まで冷え、低温流体が 30 から 110 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 135 → 50 °CTc: 30 → 110 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
向流熱交換器が 160 kW を伝える。 高温流体は 110 から 60 °C まで冷え、低温流体は 20 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 = 160 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 110 → 60 °CTc: 20 → 95 °C
A = m²
4.ふつう
向流熱交換器が 360 kW を伝える。 高温流体は 130 から 50 °C まで冷え、低温流体は 25 から 80 °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 = 360 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 130 → 50 °CTc: 25 → 80 °C
A = m²
5.むずかしい
並流二重管式熱交換器で、高温の油（0.2 kg/s、cp = 2.1 kJ/(kg·K)）が内管を流れ、130 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 25 °C で流入する。内管の直径は 50 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 = 0.2 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 130 → 65 °Cṁc = 1.5 kg/sTc,in = 25 °CD = 50 mmU = 150 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 170 から 55 °C まで冷える。油は 25 °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: 170 → 55 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. Q̇ = 1365 kW
- 2. ΔTlm = 22.41 K
- 3. A = 20.92 m²
- 4. A = 19.96 m²
- 5. L = 18.05 m
- 6. A = 71.08 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。