1.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 145 から 45 °C まで冷え、低温流体が 20 から 110 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 145 → 45 °CTc: 20 → 110 °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 100 から 80 °C まで冷え、低温流体が 30 から 65 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 100 → 80 °CTc: 30 → 65 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
並流熱交換器が 220 kW を伝える。 高温流体は 180 から 105 °C まで冷え、低温流体は 15 から 90 °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 = 220 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 180 → 105 °CTc: 15 → 90 °C
A = m²
4.ふつう
復水器で、蒸気が管の外側で一定の 120 °C で凝縮する。冷却水（4 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）が管内を流れ、30 から 50 °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 = 120 °Cṁ = 4 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 50 °CU = 2000 W/(m²·K)
A = m²
5.むずかしい
向流熱交換器で、両方の流体の熱容量流量は等しく ṁ·cp = 2 kW/K である。高温流体は 170 °C、低温流体は 10 °C で流入する。熱交換器の A = 1.5 m²、U = 800 W/(m²·K) である。高温側の出口温度 Th,out を求めよ。
Ch = Cc = 2 kW/KTh,in = 170 °CTc,in = 10 °CA = 1.5 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.むずかしい
高温の油（1 kg/s、cp = 2.1 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 165 から 115 °C まで冷える。油は 10 °C で流入する水 1 kg/s（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）を加熱する。U = 300 W/(m²·K) のとき、必要な伝熱面積 A を求めよ。
ṁh = 1 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 165 → 115 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. ΔTlm = 29.72 K
- 2. ΔTlm = 42.06 K
- 3. A = 2.345 m²
- 4. A = 2.101 m²
- 5. Th,out = 110 °C
- 6. A = 2.991 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。