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T175 °C85 °C60 °C30 °CΔT₁ΔT₂向流

向流熱交換器の伝熱面積は 12 m²、熱通過率は 500 W/(m²·K) である。高温流体は 175 から 85 °C まで冷え、低温流体は 30 から 60 °C まで温まる。伝熱量 Q̇ を求めよ。

A = 12 m²U = 500 W/(m²·K)Th: 175 → 85 °CTc: 30 → 60 °C
Q̇ = kW
2.やさしい

熱交換器で 1.5 kg/s のエタノール（cp = 2.44 kJ/(kg·K)）が 120 から 100 °C まで冷却される。 伝熱量 Q̇ を求めよ。

ṁ = 1.5 kg/scp = 2.44 kJ/(kg·K)T: 120 → 100 °C
Q̇ = kW
3.ふつう
長さT85 °C50 °C50 °C25 °CΔT₁ΔT₂向流

向流熱交換器が 390 kW を伝える。 高温流体は 85 から 50 °C まで冷え、低温流体は 25 から 50 °C まで温まる。熱通過率は 200 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。

Q̇ = 390 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 85 → 50 °CTc: 25 → 50 °C
A = m²
4.ふつう
長さT175 °C95 °C160 °C30 °CΔT₁ΔT₂向流

向流熱交換器が 80 kW を伝える。 高温流体は 175 から 95 °C まで冷え、低温流体は 30 から 160 °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 = 80 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 175 → 95 °CTc: 30 → 160 °C
A = m²
5.むずかしい
長さT80 °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 80 °C、低温流体は 10 °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 = 2 kW/KTh,in = 80 °CTc,in = 10 °CA = 1.5 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.むずかしい
長さT140 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂凝縮する蒸気

伝熱面積 8 m²、U = 1500 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（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 = 140 °CA = 8 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. Q̇ = 488.1 kW
  2. 2. Q̇ = 73.2 kW
  3. 3. A = 65.61 m²
  4. 4. A = 7.82 m²
  5. 5. Th,out = 53.75 °C
  6. 6. Tc,out = 109.1 °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。