問題熱交換器の向流形と並流形に関する記述として、適切なものはどれか。ただし、両流体の入口・出口温度と流量は両形式で同じとする。
- a並流では、低温流体の出口温度を高温流体の出口温度より高くすることができる
- b同じ熱交換量を得るのに、向流は並流より必要な伝熱面積が大きくなる
- c対数平均温度差は、熱交換器の両端の温度差の算術平均より大きくなる
- d向流の対数平均温度差は、並流の対数平均温度差より大きい
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正解:d. 向流の対数平均温度差は、並流の対数平均温度差より大きい
正解は「向流の対数平均温度差は、並流の対数平均温度差より大きい」。同じ入口・出口温度なら、向流は両端の温度差がそろいやすく、対数平均温度差が大きくなる。例えば高温流体 150℃→80℃、低温流体 30℃→50℃ では、向流が約 72℃、並流が約 65℃ である。平均温度差が大きいほど、同じ熱交換量に必要な伝熱面積は小さくなる。「並流では、低温流体の出口温度を高温流体の出口温度より高くすることができる」は誤り。並流では両流体の温度が近づく一方なので、低温流体の出口温度は高温流体の出口温度を超えられない。向流では超えることができる。「同じ熱交換量を得るのに、向流は並流より必要な伝熱面積が大きくなる」は誤り。向流の方が平均温度差が大きいので、同じ熱交換量なら必要な伝熱面積は小さくなる。「対数平均温度差は、熱交換器の両端の温度差の算術平均より大きくなる」は誤り。対数平均温度差は両端の温度差の算術平均以下で、両端の温度差が異なる場合は算術平均より小さくなる。
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