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T120 °C95 °C105 °C25 °CΔT₁ΔT₂向流

向流熱交換器で、高温流体が 120 から 95 °C まで冷え、低温流体が 25 から 105 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。

Th: 120 → 95 °CTc: 25 → 105 °C
ΔTlm = K
2.やさしい
長さT170 °C45 °C125 °C15 °CΔT₁ΔT₂向流

向流熱交換器で、高温流体が 170 から 45 °C まで冷え、低温流体が 15 から 125 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。

Th: 170 → 45 °CTc: 15 → 125 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
長さT120 °C45 °C90 °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 260 kW を伝えなければならない。高温流体は 120 から 45 °C まで冷え、低温流体は 25 から 90 °C まで温まる。この配置の LMTD 補正係数は F = 0.9、U = 200 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。

Q̇ = 260 kWF = 0.9U = 200 W/(m²·K)Th: 120 → 45 °CTc: 25 → 90 °C
A = m²
4.ふつう
長さT130 °C10 °C60 °CΔT₁ΔT₂凝縮する蒸気

復水器で、蒸気が管の外側で一定の 130 °C で凝縮する。冷却水（0.5 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）が管内を流れ、10 から 60 °C まで温まる。熱通過率は 1000 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。

Ts = 130 °Cṁ = 0.5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 60 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
5.むずかしい
長さT105 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂凝縮する蒸気

伝熱面積 1.5 m²、U = 1500 W/(m²·K) の復水器の管の外側で、蒸気が一定の 105 °C で凝縮する。冷却水（0.5 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 = 105 °CA = 1.5 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 0.5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
6.むずかしい
長さT85 °C??25 °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 kW/K である。高温流体は 85 °C、低温流体は 25 °C で流入する。熱交換器の A = 1.5 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 kW/KTh,in = 85 °CTc,in = 25 °CA = 1.5 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C

解答

  1. 1. ΔTlm = 35.7 K
  2. 2. ΔTlm = 36.99 K
  3. 3. A = 58.57 m²
  4. 4. A = 1.127 m²
  5. 5. Tc,out = 72.63 °C
  6. 6. Th,out = 59.29 °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。