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

熱交換器で 1 kg/s の水（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）が 110 から 35 °C まで冷却される。 伝熱量 Q̇ を求めよ。

ṁ = 1 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)T: 110 → 35 °C
Q̇ = kW
2.やさしい
長さT125 °C40 °C75 °C15 °CΔT₁ΔT₂向流

向流熱交換器で、高温流体が 125 から 40 °C まで冷え、低温流体が 15 から 75 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。

Th: 125 → 40 °CTc: 15 → 75 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
長さT150 °C85 °C115 °C15 °CΔT₁ΔT₂向流

向流熱交換器が 310 kW を伝える。 高温流体は 150 から 85 °C まで冷え、低温流体は 15 から 115 °C まで温まる。熱通過率は 300 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。

Q̇ = 310 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 150 → 85 °CTc: 15 → 115 °C
A = m²
4.ふつう
長さT140 °C25 °C75 °CΔT₁ΔT₂凝縮する蒸気

復水器で、蒸気が管の外側で一定の 140 °C で凝縮する。冷却水（4 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）が管内を流れ、25 から 75 °C まで温まる。熱通過率は 2500 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。

Ts = 140 °Cṁ = 4 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 25 → 75 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
5.むずかしい
長さT135 °C110 °C37.56 °C25 °CΔT₁ΔT₂向流

高温の油（1 kg/s、cp = 2.1 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 135 から 110 °C まで冷える。油は 25 °C で流入する水 1 kg/s（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）を加熱する。U = 200 W/(m²·K) のとき、必要な伝熱面積 A を求めよ。

ṁh = 1 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 135 → 110 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.むずかしい
長さT165 °C??10 °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 = 2 kW/K である。高温流体は 165 °C、低温流体は 10 °C で流入する。熱交換器の A = 2 m²、U = 500 W/(m²·K) である。高温側の出口温度 Th,out を求めよ。

Ch = Cc = 2 kW/KTh,in = 165 °CTc,in = 10 °CA = 2 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C

解答

  1. 1. Q̇ = 313.5 kW
  2. 2. ΔTlm = 36.07 K
  3. 3. A = 20.46 m²
  4. 4. A = 3.816 m²
  5. 5. A = 2.882 m²
  6. 6. Th,out = 113.3 °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。