熱交換器の対流平均温度差の求め方と計算方法

熱交換器の設計や解析でよく登場する対流平均温度差（ΔT_lm）の計算について、特に向流式熱交換器の計算方法に焦点を当てます。この記事では、与えられた条件から対流平均温度差を求める方法について解説します。

1. 問題の設定

問題の設定において、以下の条件が与えられています:

この問題の目的は、低温側出口温度を求め、その後対流平均温度差（ΔT_lm）を求めることです。

低温側出口温度 (T_{L, exit}) を求めるためには、エネルギー収支を利用します。まず、高温側のエネルギー流量と低温側のエネルギー流量が等しいという前提を使います。

高温側のエネルギー流量は、流量と温度差を掛け合わせたもので、低温側も同様に求めます。この式により、低温側出口温度が計算できます。

対流平均温度差 (ΔT_lm) は、以下の式で求めることができます。

ΔT_lm = (ΔT₁ – ΔT₂) / ln(ΔT₁ / ΔT₂)

ここで、ΔT₁は高温側入口温度と低温側出口温度の温度差、ΔT₂は高温側出口温度と低温側入口温度の温度差です。

具体的に、以下の条件で計算を行います。

まず、エネルギー収支を用いて低温側出口温度を求め、次に対流平均温度差を求めます。このようにして、熱交換器の性能を計算することができます。

熱交換器の対流平均温度差は、エネルギー収支と温度差を利用して計算できます。低温側出口温度を求めるためにはエネルギー流量の一致を利用し、その後ΔT_lmを求めることができます。これらの計算方法は、熱交換器の設計や効率を評価する上で非常に重要です。