1.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 100 から 60 °C まで冷え、低温流体が 25 から 35 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 100 → 60 °CTc: 25 → 35 °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 170 から 70 °C まで冷え、低温流体が 10 から 45 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 170 → 70 °CTc: 10 → 45 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
並流熱交換器が 420 kW を伝える。 高温流体は 80 から 55 °C まで冷え、低温流体は 30 から 50 °C まで温まる。熱通過率は 800 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 420 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 80 → 55 °CTc: 30 → 50 °C
A = m²
4.ふつう
向流熱交換器が 310 kW を伝える。 高温流体は 165 から 30 °C まで冷え、低温流体は 10 から 110 °C まで温まる。熱通過率は 800 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 310 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 165 → 30 °CTc: 10 → 110 °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 = 2.5 kJ/(kg·K)）が内管を流れ、110 から 60 °C まで冷える。 環状部の水（1.5 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）は 15 °C で流入する。内管の直径は 50 mm で、U = 400 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 = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 110 → 60 °Cṁc = 1.5 kg/sTc,in = 15 °CD = 50 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m
6.むずかしい
高温の油（1 kg/s、cp = 2.3 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 110 から 50 °C まで冷える。油は 25 °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 = 1 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 110 → 50 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. ΔTlm = 48.46 K
- 2. ΔTlm = 88.56 K
- 3. A = 26.86 m²
- 4. A = 11.2 m²
- 5. L = 6.191 m
- 6. A = 3.056 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。