1.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 150 から 90 °C まで冷え、低温流体が 15 から 110 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 150 → 90 °CTc: 15 → 110 °C
ΔTlm = K
解答つき熱交換器 (LMTD)ワークシート
2.やさしい
向流熱交換器の伝熱面積は 1 m²、熱通過率は 800 W/(m²·K) である。高温流体は 140 から 25 °C まで冷え、低温流体は 10 から 30 °C まで温まる。伝熱量 Q̇ を求めよ。
A = 1 m²U = 800 W/(m²·K)Th: 140 → 25 °CTc: 10 → 30 °C
Q̇ = kW
3.ふつう
向流熱交換器が 460 kW を伝える。 高温流体は 155 から 105 °C まで冷え、低温流体は 10 から 55 °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 = 460 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 155 → 105 °CTc: 10 → 55 °C
A = m²
4.ふつう
向流熱交換器が 300 kW を伝える。 高温流体は 110 から 40 °C まで冷え、低温流体は 25 から 90 °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 = 300 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 110 → 40 °CTc: 25 → 90 °C
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 = 1 kW/K である。高温流体は 180 °C、低温流体は 30 °C で流入する。熱交換器の A = 1.5 m²、U = 200 W/(m²·K) である。高温側の出口温度 Th,out を求めよ。
Ch = Cc = 1 kW/KTh,in = 180 °CTc,in = 30 °CA = 1.5 m²U = 200 W/(m²·K)
Th,out = °C
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 55 °C まで冷える。油は 10 °C で流入する水 3 kg/s（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）を加熱する。U = 200 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 → 55 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. ΔTlm = 55.68 K
- 2. Q̇ = 38.14 kW
- 3. A = 15.73 m²
- 4. A = 57.54 m²
- 5. Th,out = 145.4 °C
- 6. A = 24.29 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。