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。

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1.やさしい
長さT135 °C75 °C55 °C15 °CΔT₁ΔT₂向流

向流熱交換器で、高温流体が 135 から 75 °C まで冷え、低温流体が 15 から 55 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。

Th: 135 → 75 °CTc: 15 → 55 °C
ΔTlm = K
2.やさしい
長さT95 °C75 °C35 °C20 °CΔT₁ΔT₂向流

向流熱交換器で、高温流体が 95 から 75 °C まで冷え、低温流体が 20 から 35 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。

Th: 95 → 75 °CTc: 20 → 35 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
長さT105 °C30 °C85 °CΔT₁ΔT₂凝縮する蒸気

復水器で、蒸気が管の外側で一定の 105 °C で凝縮する。冷却水（2 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）が管内を流れ、30 から 85 °C まで温まる。熱通過率は 1500 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。

Ts = 105 °Cṁ = 2 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 85 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
4.ふつう
長さT90 °C60 °C45 °C20 °CΔT₁ΔT₂向流

シェルアンドチューブ熱交換器（1 シェルパス、2 チューブパス）で 160 kW を伝えなければならない。高温流体は 90 から 60 °C まで冷え、低温流体は 20 から 45 °C まで温まる。この配置の LMTD 補正係数は F = 0.8、U = 300 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。

Q̇ = 160 kWF = 0.8U = 300 W/(m²·K)Th: 90 → 60 °CTc: 20 → 45 °C
A = m²
5.むずかしい
長さT140 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂凝縮する蒸気

伝熱面積 8 m²、U = 2000 W/(m²·K) の復水器の管の外側で、蒸気が一定の 140 °C で凝縮する。冷却水（3 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 = 140 °CA = 8 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 3 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
6.むずかしい
長さT110 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂凝縮する蒸気

伝熱面積 6 m²、U = 1000 W/(m²·K) の復水器の管の外側で、蒸気が一定の 110 °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 = 110 °CA = 6 m²U = 1000 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C

解答

  1. 1. ΔTlm = 69.52 K
  2. 2. ΔTlm = 57.46 K
  3. 3. A = 7.367 m²
  4. 4. A = 15.7 m²
  5. 5. Tc,out = 103.7 °C
  6. 6. Tc,out = 61.21 °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。