1.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 155 から 115 °C まで冷え、低温流体が 25 から 115 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 155 → 115 °CTc: 25 → 115 °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 1 m²、熱通過率は 200 W/(m²·K) である。高温流体は 155 から 90 °C まで冷え、低温流体は 20 から 95 °C まで温まる。伝熱量 Q̇ を求めよ。
A = 1 m²U = 200 W/(m²·K)Th: 155 → 90 °CTc: 20 → 95 °C
Q̇ = kW
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（4 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）が管内を流れ、20 から 100 °C まで温まる。熱通過率は 2500 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Ts = 130 °Cṁ = 4 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 100 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
4.ふつう
向流熱交換器が 30 kW を伝える。 高温流体は 135 から 105 °C まで冷え、低温流体は 10 から 50 °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 = 30 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 135 → 105 °CTc: 10 → 50 °C
A = m²
5.むずかしい
高温の油（2 kg/s、cp = 2.1 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 130 から 40 °C まで冷える。油は 10 °C で流入する水 2 kg/s（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）を加熱する。U = 1500 W/(m²·K) のとき、必要な伝熱面積 A を求めよ。
ṁh = 2 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 130 → 40 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.むずかしい
高温の油（1.5 kg/s、cp = 2.5 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 150 から 115 °C まで冷える。油は 15 °C で流入する水 3 kg/s（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）を加熱する。U = 1500 W/(m²·K) のとき、必要な伝熱面積 A を求めよ。
ṁh = 1.5 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 150 → 115 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. ΔTlm = 61.66 K
- 2. Q̇ = 12.97 kW
- 3. A = 8.69 m²
- 4. A = 1.112 m²
- 5. A = 5.14 m²
- 6. A = 0.7825 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。