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T125 °C75 °C65 °C20 °CΔT₁ΔT₂向流

向流熱交換器で、高温流体が 125 から 75 °C まで冷え、低温流体が 20 から 65 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。

Th: 125 → 75 °CTc: 20 → 65 °C
ΔTlm = K
2.やさしい
長さT165 °C105 °C120 °C10 °CΔT₁ΔT₂向流

向流熱交換器で、高温流体が 165 から 105 °C まで冷え、低温流体が 10 から 120 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。

Th: 165 → 105 °CTc: 10 → 120 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
長さT130 °C85 °C110 °C15 °CΔT₁ΔT₂向流

向流熱交換器が 290 kW を伝える。 高温流体は 130 から 85 °C まで冷え、低温流体は 15 から 110 °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 = 290 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 130 → 85 °CTc: 15 → 110 °C
A = m²
4.ふつう
長さT180 °C55 °C155 °C25 °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 180 kW を伝えなければならない。高温流体は 180 から 55 °C まで冷え、低温流体は 25 から 155 °C まで温まる。この配置の LMTD 補正係数は F = 0.85、U = 500 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。

Q̇ = 180 kWF = 0.85U = 500 W/(m²·K)Th: 180 → 55 °CTc: 25 → 155 °C
A = m²
5.むずかしい
長さT125 °C70 °C33.42 °C15 °CΔT₁ΔT₂向流

高温の油（2 kg/s、cp = 2.1 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 125 から 70 °C まで冷える。油は 15 °C で流入する水 3 kg/s（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）を加熱する。U = 1000 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: 125 → 70 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
6.むずかしい
長さT100 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂凝縮する蒸気

伝熱面積 4 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（1 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）は 25 °C で管に流入する。水の出口温度 Tc,out を求めよ。

Ts = 100 °CA = 4 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C

解答

  1. 1. ΔTlm = 57.46 K
  2. 2. ΔTlm = 66.92 K
  3. 3. A = 36.33 m²
  4. 4. A = 15.44 m²
  5. 5. A = 3.22 m²
  6. 6. Tc,out = 82.15 °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。