解答つき熱交換器 (LMTD)ワークシート

無料で印刷できる熱交換器 (LMTD)のワークシート：やさしい問題から試験レベルまで 6 問、解答つき。印刷するか PDF で保存できます。

新しいワークシートヒントつきでオンライン練習

先生方へ： 授業で自由に印刷・コピーしてお使いいただけます。新しいワークシートごとに数値が変わり、専用の解答が付きます。授業ページに ExamProblems へのリンクを載せていただけると嬉しいです。

名前: ____________________   日付: ____________

1.やさしい
長さT90 °C70 °C50 °C20 °CΔT₁ΔT₂向流

向流熱交換器で、高温流体が 90 から 70 °C まで冷え、低温流体が 20 から 50 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。

Th: 90 → 70 °CTc: 20 → 50 °C
ΔTlm = K
2.やさしい
長さT110 °C55 °C?20 °CΔT₁ΔT₂向流

高温の油（0.5 kg/s、cp = 2.1 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 110 から 55 °C まで冷える。油は 20 °C で流入する 0.8 kg/s の水（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）を加熱する。周囲への熱損失はない。水の出口温度 Tc,out を求めよ。

ṁh = 0.5 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 110 → 55 °Cṁc = 0.8 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
3.ふつう
長さT180 °C120 °C105 °C10 °CΔT₁ΔT₂向流

向流熱交換器が 200 kW を伝える。 高温流体は 180 から 120 °C まで冷え、低温流体は 10 から 105 °C まで温まる。熱通過率は 800 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。

Q̇ = 200 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 180 → 120 °CTc: 10 → 105 °C
A = m²
4.ふつう
長さT145 °C70 °C30 °C55 °CΔT₁ΔT₂並流

並流熱交換器が 50 kW を伝える。 高温流体は 145 から 70 °C まで冷え、低温流体は 30 から 55 °C まで温まる。熱通過率は 800 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。

Q̇ = 50 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 145 → 70 °CTc: 30 → 55 °C
A = m²
5.むずかしい
長さT160 °C??30 °CΔT₁ΔT₂向流

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 160 °C、低温流体は 30 °C で流入する。熱交換器の A = 1.5 m²、U = 800 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 = 160 °CTc,in = 30 °CA = 1.5 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.むずかしい
長さT100 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂凝縮する蒸気

伝熱面積 2 m²、U = 1500 W/(m²·K) の復水器の管の外側で、蒸気が一定の 100 °C で凝縮する。冷却水（2 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）は 10 °C で管に流入する。水の出口温度 Tc,out を求めよ。

Ts = 100 °CA = 2 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C

解答

  1. 1. ΔTlm = 44.81 K
  2. 2. Tc,out = 37.27 °C
  3. 3. A = 2.736 m²
  4. 4. A = 1.273 m²
  5. 5. Th,out = 68.24 °C
  6. 6. Tc,out = 37.14 °C

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。