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 3 kg/s の軽油（cp = 2.1 kJ/(kg·K)）が 15 から 60 °C まで加熱される。 伝熱量 Q̇ を求めよ。

ṁ = 3 kg/scp = 2.1 kJ/(kg·K)T: 15 → 60 °C
Q̇ = kW
2.やさしい

熱交換器で 0.3 kg/s のグリコール混合液（cp = 3.6 kJ/(kg·K)）が 120 から 35 °C まで冷却される。 伝熱量 Q̇ を求めよ。

ṁ = 0.3 kg/scp = 3.6 kJ/(kg·K)T: 120 → 35 °C
Q̇ = kW
3.ふつう
長さT110 °C20 °C70 °CΔT₁ΔT₂凝縮する蒸気

復水器で、蒸気が管の外側で一定の 110 °C で凝縮する。冷却水（3 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）が管内を流れ、20 から 70 °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 = 110 °Cṁ = 3 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 70 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
4.ふつう
長さT155 °C75 °C65 °C30 °CΔT₁ΔT₂向流

向流熱交換器が 290 kW を伝える。 高温流体は 155 から 75 °C まで冷え、低温流体は 30 から 65 °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。

Q̇ = 290 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 155 → 75 °CTc: 30 → 65 °C
A = m²
5.むずかしい
長さT120 °C75 °C30.07 °C15 °CΔT₁ΔT₂向流

高温の油（1 kg/s、cp = 2.1 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 120 から 75 °C まで冷える。油は 15 °C で流入する水 1.5 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: 120 → 75 °Cṁc = 1.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.むずかしい
長さT140 °C45 °C48.41 °C20 °CΔT₁ΔT₂向流

高温の油（1.5 kg/s、cp = 2.5 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 140 から 45 °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 = 800 W/(m²·K) のとき、必要な伝熱面積 A を求めよ。

ṁh = 1.5 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 140 → 45 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²

解答

  1. 1. Q̇ = 283.5 kW
  2. 2. Q̇ = 91.8 kW
  3. 3. A = 4.068 m²
  4. 4. A = 2.978 m²
  5. 5. A = 6.389 m²
  6. 6. A = 8.683 m²

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。