解説 - 問題 7

(3) 向流形熱交換器を考える。高温流体の比熱は2.05kJ/(kg·K)であり、質量流量0.990kg/s、入口温度94.5℃で熱交換器に流入する。低温流体の比熱は4.18kJ/(kg·K)であり、質量流量0.152kg/s、入口温度25.5℃で熱交換器に流入し、出口温度は84.5℃であった。熱交換器での熱損失はないものとする。
1) 熱交換器での交換熱量は高温流体側と低温流体側で等しいので、低温流体側から、交換熱量は【A】[kW]と算出される。この交換熱量を用いて、高温流体側のエネルギーのつり合い式より、高温流体の出口温度は【B】[℃]となる。また、このときの低温流体側の温度効率は【C】[%]である。

2) 次に、エネルギー効率を計算する。ここで、高温、低温両流体の熱容量流量を計算すると、高温流体が【D】 \times 10^{【d】}[W/K]、低温流体が【E】 \times 10^{【e】}[W/K]となる。この熱交換器の交換可能な最大熱量は、【11】の熱容量流量から求められ、この交換可能な最大熱量と、1)で求めた交換熱量から、エネルギー効率は【F】[%]と計算される。