1.やさしい
並流熱交換器で、高温流体が 155 から 90 °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: 155 → 90 °CTc: 30 → 65 °C
ΔTlm = K
解答つき熱交換器 (LMTD)ワークシート
2.やさしい
熱交換器で 1.5 kg/s の水（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）が 20 から 90 °C まで加熱される。 伝熱量 Q̇ を求めよ。
ṁ = 1.5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)T: 20 → 90 °C
Q̇ = kW
3.ふつう
並流熱交換器が 100 kW を伝える。 伝熱面積は 20 m² である。高温流体は 100 から 60 °C まで冷え、低温流体は 10 から 50 °C まで温まる。熱通過率 U を求めよ。
Q̇ = 100 kWA = 20 m²Th: 100 → 60 °CTc: 10 → 50 °C
U = W/(m²·K)
4.ふつう
復水器で、蒸気が管の外側で一定の 130 °C で凝縮する。冷却水（3 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）が管内を流れ、10 から 75 °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 = 130 °Cṁ = 3 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 75 °CU = 2000 W/(m²·K)
A = m²
5.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 110 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 = 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 = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 110 → 35 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.むずかしい
高温の油（0.5 kg/s、cp = 2.5 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 125 から 75 °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 = 1000 W/(m²·K) のとき、必要な伝熱面積 A を求めよ。
ṁh = 0.5 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 125 → 75 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. ΔTlm = 62.13 K
- 2. Q̇ = 438.9 kW
- 3. U = 137.3 W/(m²·K)
- 4. A = 4.892 m²
- 5. A = 19.9 m²
- 6. A = 0.7691 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。