1.やさしい
並流熱交換器で、高温流体が 135 から 95 °C まで冷え、低温流体が 25 から 40 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 135 → 95 °CTc: 25 → 40 °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 1.5 m²、熱通過率は 1500 W/(m²·K) である。高温流体は 80 から 60 °C まで冷え、低温流体は 30 から 40 °C まで温まる。伝熱量 Q̇ を求めよ。
A = 1.5 m²U = 1500 W/(m²·K)Th: 80 → 60 °CTc: 30 → 40 °C
Q̇ = kW
3.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 70 kW を伝えなければならない。高温流体は 100 から 80 °C まで冷え、低温流体は 10 から 80 °C まで温まる。この配置の LMTD 補正係数は F = 0.88、U = 1000 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Q̇ = 70 kWF = 0.88U = 1000 W/(m²·K)Th: 100 → 80 °CTc: 10 → 80 °C
A = m²
4.ふつう
向流熱交換器が 500 kW を伝える。 高温流体は 150 から 70 °C まで冷え、低温流体は 10 から 40 °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 = 500 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 150 → 70 °CTc: 10 → 40 °C
A = m²
5.むずかしい
高温の油（2 kg/s、cp = 2.5 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 80 から 35 °C まで冷える。油は 15 °C で流入する水 1 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 = 2 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 80 → 35 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.むずかしい
高温の油（1.5 kg/s、cp = 2.3 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 175 から 135 °C まで冷える。油は 30 °C で流入する水 0.5 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 = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 175 → 135 °Cṁc = 0.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. ΔTlm = 79.35 K
- 2. Q̇ = 78.21 kW
- 3. A = 1.993 m²
- 4. A = 4.041 m²
- 5. A = 74.21 m²
- 6. A = 7.552 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。