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T125 °C65 °C50 °C20 °CΔT₁ΔT₂向流

向流熱交換器で、高温流体が 125 から 65 °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: 125 → 65 °CTc: 20 → 50 °C
ΔTlm = K
2.やさしい
長さT180 °C150 °C100 °C15 °CΔT₁ΔT₂向流

向流熱交換器で、高温流体が 180 から 150 °C まで冷え、低温流体が 15 から 100 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。

Th: 180 → 150 °CTc: 15 → 100 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
長さT145 °C55 °C135 °C15 °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 130 kW を伝えなければならない。高温流体は 145 から 55 °C まで冷え、低温流体は 15 から 135 °C まで温まる。この配置の LMTD 補正係数は F = 0.8、U = 500 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。

Q̇ = 130 kWF = 0.8U = 500 W/(m²·K)Th: 145 → 55 °CTc: 15 → 135 °C
A = m²
4.ふつう
長さT80 °C65 °C55 °C10 °CΔT₁ΔT₂向流

向流熱交換器が 100 kW を伝える。 伝熱面積は 5 m² である。高温流体は 80 から 65 °C まで冷え、低温流体は 10 から 55 °C まで温まる。熱通過率 U を求めよ。

Q̇ = 100 kWA = 5 m²Th: 80 → 65 °CTc: 10 → 55 °C
U = W/(m²·K)
5.むずかしい
長さT155 °C125 °C30.05 °C20 °CΔT₁ΔT₂向流

高温の油（2 kg/s、cp = 2.1 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 155 から 125 °C まで冷える。油は 20 °C で流入する水 3 kg/s（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）を加熱する。U = 1500 W/(m²·K) のとき、必要な伝熱面積 A を求めよ。

ṁh = 2 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 155 → 125 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.むずかしい
長さT95 °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 = 1.5 kW/K である。高温流体は 95 °C、低温流体は 30 °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 = 1.5 kW/KTh,in = 95 °CTc,in = 30 °CA = 2 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C

解答

  1. 1. ΔTlm = 58.73 K
  2. 2. ΔTlm = 105.1 K
  3. 3. A = 15.02 m²
  4. 4. U = 525.6 W/(m²·K)
  5. 5. A = 0.7324 m²
  6. 6. Th,out = 69 °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。