1.やさしい
向流熱交換器で、高温流体が 180 から 130 °C まで冷え、低温流体が 30 から 130 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。
Th: 180 → 130 °CTc: 30 → 130 °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 4 m²、熱通過率は 800 W/(m²·K) である。高温流体は 95 から 80 °C まで冷え、低温流体は 10 から 55 °C まで温まる。伝熱量 Q̇ を求めよ。
A = 4 m²U = 800 W/(m²·K)Th: 95 → 80 °CTc: 10 → 55 °C
Q̇ = kW
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（3 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）が管内を流れ、10 から 90 °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 → 90 °CU = 2000 W/(m²·K)
A = m²
4.ふつう
並流熱交換器が 470 kW を伝える。 高温流体は 140 から 120 °C まで冷え、低温流体は 30 から 90 °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。
Q̇ = 470 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 140 → 120 °CTc: 30 → 90 °C
A = m²
5.むずかしい
向流熱交換器で、両方の流体の熱容量流量は等しく ṁ·cp = 0.5 kW/K である。高温流体は 125 °C、低温流体は 25 °C で流入する。熱交換器の A = 5 m²、U = 300 W/(m²·K) である。高温側の出口温度 Th,out を求めよ。
Ch = Cc = 0.5 kW/KTh,in = 125 °CTc,in = 25 °CA = 5 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.むずかしい
高温の油（1 kg/s、cp = 2.5 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 145 から 125 °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 = 300 W/(m²·K) のとき、必要な伝熱面積 A を求めよ。
ṁh = 1 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 145 → 125 °Cṁc = 1.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
解答
- 1. ΔTlm = 72.13 K
- 2. Q̇ = 171.5 kW
- 3. A = 6.888 m²
- 4. A = 7.633 m²
- 5. Th,out = 50 °C
- 6. A = 1.438 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。