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 1 kg/s のエタノール（cp = 2.44 kJ/(kg·K)）が 35 から 85 °C まで加熱される。 伝熱量 Q̇ を求めよ。

ṁ = 1 kg/scp = 2.44 kJ/(kg·K)T: 35 → 85 °C
Q̇ = kW
2.やさしい
長さT95 °C80 °C70 °C25 °CΔT₁ΔT₂向流

向流熱交換器で、高温流体が 95 から 80 °C まで冷え、低温流体が 25 から 70 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。

Th: 95 → 80 °CTc: 25 → 70 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
長さT130 °C50 °C105 °C20 °CΔT₁ΔT₂向流

向流熱交換器が 330 kW を伝える。 伝熱面積は 2.5 m² である。高温流体は 130 から 50 °C まで冷え、低温流体は 20 から 105 °C まで温まる。熱通過率 U を求めよ。

Q̇ = 330 kWA = 2.5 m²Th: 130 → 50 °CTc: 20 → 105 °C
U = W/(m²·K)
4.ふつう
長さT155 °C60 °C85 °C30 °CΔT₁ΔT₂向流

向流熱交換器が 110 kW を伝える。 高温流体は 155 から 60 °C まで冷え、低温流体は 30 から 85 °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。

Q̇ = 110 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 155 → 60 °CTc: 30 → 85 °C
A = m²
5.むずかしい
長さT130 °C20 °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 130 °C で凝縮する。冷却水（0.5 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）は 20 °C で管に流入する。水の出口温度 Tc,out を求めよ。

Ts = 130 °CA = 1.5 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 0.5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
6.むずかしい
長さT105 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂凝縮する蒸気

伝熱面積 6 m²、U = 1000 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 25 °C で管に流入する。水の出口温度 Tc,out を求めよ。

Ts = 105 °CA = 6 m²U = 1000 W/(m²·K)ṁ = 0.5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C

解答

  1. 1. Q̇ = 122 kW
  2. 2. ΔTlm = 38.05 K
  3. 3. U = 4813 W/(m²·K)
  4. 4. A = 2.33 m²
  5. 5. Tc,out = 92.52 °C
  6. 6. Tc,out = 100.5 °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。