1.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 145 から 125 °C まで冷え、低温流体が 10 から 75 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 145 → 125 °CTc: 10 → 75 °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 140 から 100 °C まで冷え、低温流体が 25 から 45 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 140 → 100 °CTc: 25 → 45 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
向流熱交換器が 430 kW を伝える。 高温流体は 105 から 55 °C まで冷え、低温流体は 25 から 70 °C まで温まる。熱通過率は 200 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 430 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 105 → 55 °CTc: 25 → 70 °C
A = m²
4.ふつう
シェルアンドチューブ熱交換器（1 シェルパス、2 チューブパス）で 740 kW を伝えなければならない。高温流体は 170 から 150 °C まで冷え、低温流体は 25 から 75 °C まで温まる。この配置の LMTD 補正係数は F = 0.8、U = 800 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 740 kWF = 0.8U = 800 W/(m²·K)Th: 170 → 150 °CTc: 25 → 75 °C
A = m²
5.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 110 から 65 °C まで冷える。油は 25 °C で流入する水 1.5 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: 110 → 65 °Cṁc = 1.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
6.むずかしい
高温の油（1.5 kg/s、cp = 2.1 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 80 から 40 °C まで冷える。油は 20 °C で流入する水 2 kg/s（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）を加熱する。U = 500 W/(m²·K) のとき、必要な伝熱面積 A を求めよ。
ṁh = 1.5 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 80 → 40 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. ΔTlm = 90.65 K
- 2. ΔTlm = 84.61 K
- 3. A = 66.28 m²
- 4. A = 10.58 m²
- 5. A = 5.879 m²
- 6. A = 8.182 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。