1.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 140 から 125 °C まで冷え、低温流体が 30 から 70 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 140 → 125 °CTc: 30 → 70 °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 145 から 85 °C まで冷え、低温流体が 20 から 70 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 145 → 85 °CTc: 20 → 70 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
復水器で、蒸気が管の外側で一定の 100 °C で凝縮する。冷却水（3 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）が管内を流れ、25 から 85 °C まで温まる。熱通過率は 3500 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Ts = 100 °Cṁ = 3 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 25 → 85 °CU = 3500 W/(m²·K)
A = m²
4.ふつう
向流熱交換器が 20 kW を伝える。 高温流体は 130 から 95 °C まで冷え、低温流体は 30 から 45 °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 = 20 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 130 → 95 °CTc: 30 → 45 °C
A = m²
5.むずかしい
向流二重管式熱交換器で、高温の油（0.8 kg/s、cp = 2.5 kJ/(kg·K)）が内管を流れ、110 から 80 °C まで冷える。 環状部の水（0.8 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）は 15 °C で流入する。内管の直径は 32 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 = 0.8 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 110 → 80 °Cṁc = 0.8 kg/sTc,in = 15 °CD = 32 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m
6.むずかしい
高温の油（2 kg/s、cp = 2.3 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 170 から 125 °C まで冷える。油は 30 °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 = 2 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 170 → 125 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. ΔTlm = 81.86 K
- 2. ΔTlm = 69.88 K
- 3. A = 5.766 m²
- 4. A = 1.341 m²
- 5. L = 21.06 m
- 6. A = 3.951 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。