1.やさしい
並流熱交換器で、高温流体が 175 から 160 °C まで冷え、低温流体が 15 から 85 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 175 → 160 °CTc: 15 → 85 °C
ΔTlm = K
解答つき熱交換器 (LMTD)ワークシート
2.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 160 から 40 °C まで冷え、低温流体が 25 から 130 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 160 → 40 °CTc: 25 → 130 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
復水器で、蒸気が管の外側で一定の 105 °C で凝縮する。冷却水（4 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）が管内を流れ、25 から 75 °C まで温まる。熱通過率は 3500 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Ts = 105 °Cṁ = 4 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 25 → 75 °CU = 3500 W/(m²·K)
A = m²
4.ふつう
復水器で、蒸気が管の外側で一定の 140 °C で凝縮する。冷却水（3 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）が管内を流れ、15 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 = 140 °Cṁ = 3 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 95 °CU = 2000 W/(m²·K)
A = m²
5.むずかしい
並流二重管式熱交換器で、高温の油（0.8 kg/s、cp = 2.3 kJ/(kg·K)）が内管を流れ、100 から 50 °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 25 mm で、U = 500 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 = 0.8 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 100 → 50 °Cṁc = 1.5 kg/sTc,in = 25 °CD = 25 mmU = 500 W/(m²·K)
L = m
6.むずかしい
並流二重管式熱交換器で、高温の油（0.8 kg/s、cp = 2.5 kJ/(kg·K)）が内管を流れ、135 から 85 °C まで冷える。 環状部の水（0.5 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 = 500 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 = 0.8 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 135 → 85 °Cṁc = 0.5 kg/sTc,in = 20 °CD = 25 mmU = 500 W/(m²·K)
L = m
解答
- 1. ΔTlm = 112.2 K
- 2. ΔTlm = 21.64 K
- 3. A = 4.686 m²
- 4. A = 6.406 m²
- 5. L = 71.82 m
- 6. L = 49.52 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。