1.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 180 から 55 °C まで冷え、低温流体が 20 から 165 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 180 → 55 °CTc: 20 → 165 °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 170 から 115 °C まで冷え、低温流体が 30 から 90 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 170 → 115 °CTc: 30 → 90 °C
ΔTlm = K
3.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（1 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）が管内を流れ、20 から 70 °C まで温まる。熱通過率は 1000 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。
Ts = 130 °Cṁ = 1 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 70 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
4.ふつう
復水器で、蒸気が管の外側で一定の 120 °C で凝縮する。冷却水（4 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）が管内を流れ、15 から 55 °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。
Ts = 120 °Cṁ = 4 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 55 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
5.むずかしい
並流二重管式熱交換器で、高温の油（1 kg/s、cp = 2.5 kJ/(kg·K)）が内管を流れ、120 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 25 °C で流入する。内管の直径は 40 mm で、U = 250 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 = 1 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 120 → 80 °Cṁc = 0.8 kg/sTc,in = 25 °CD = 40 mmU = 250 W/(m²·K)
L = m
6.むずかしい
高温の油（0.5 kg/s、cp = 2.3 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 165 から 40 °C まで冷える。油は 15 °C で流入する水 1.5 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 = 0.5 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 165 → 40 °Cṁc = 1.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. ΔTlm = 23.6 K
- 2. ΔTlm = 82.47 K
- 3. A = 2.534 m²
- 4. A = 5.346 m²
- 5. L = 60.62 m
- 6. A = 4.579 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。