平成25年度 問35 化学プロセス
向流式二重熱交換器を用いて、85 ℃ の高温流体を質量流量 \(5\ \mathrm{kg/s}\) の割合で流し、45 ℃ まで冷却したい。35 ℃ の冷却水を用いた場合、冷水の最小所要流量として最も近い値はどれか。なお、高温流体の比熱は \(2.09\times 10^{3}\ \mathrm{J\,kg^{-1}\,K^{-1}}\)、冷却水の比熱は \(4.18\times 10^{3}\ \mathrm{J\,kg^{-1}\,K^{-1}}\) とする。
①
1 kg s -1
②
2 kg s -1
③
3 kg s -1
④
4 kg s -1
⑤
5 kg s -1
正答
② 2 kg s -1
高温流体の熱交換量：
$$(85 - 45)\times 2.09\times 10^{3}\times 5 = 418\times 10^{3}\ \mathrm{J/s}$$低温流体の流量 \(V\) は
$$(85 - 35)\times 4.18\times 10^{3}\times V = 418\times 10^{3} \;\Rightarrow\; V = 2\ \mathrm{kg/s}$$