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T180 °C70 °C55 °C30 °CΔT₁ΔT₂向流

向流熱交換器で、高温流体が 180 から 70 °C まで冷え、低温流体が 30 から 55 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。

Th: 180 → 70 °CTc: 30 → 55 °C
ΔTlm = K
2.やさしい
長さT180 °C90 °C125 °C20 °CΔT₁ΔT₂向流

向流熱交換器で、高温流体が 180 から 90 °C まで冷え、低温流体が 20 から 125 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。

Th: 180 → 90 °CTc: 20 → 125 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
長さT85 °C50 °C50 °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 130 kW を伝えなければならない。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。この配置の LMTD 補正係数は F = 0.9、U = 500 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。

Q̇ = 130 kWF = 0.9U = 500 W/(m²·K)Th: 85 → 50 °CTc: 25 → 50 °C
A = m²
4.ふつう
長さT155 °C120 °C60 °C30 °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 730 kW を伝えなければならない。高温流体は 155 から 120 °C まで冷え、低温流体は 30 から 60 °C まで温まる。この配置の LMTD 補正係数は F = 0.9、U = 1000 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。

Q̇ = 730 kWF = 0.9U = 1000 W/(m²·K)Th: 155 → 120 °CTc: 30 → 60 °C
A = m²
5.むずかしい
長さT120 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂凝縮する蒸気

伝熱面積 4 m²、U = 3000 W/(m²·K) の復水器の管の外側で、蒸気が一定の 120 °C で凝縮する。冷却水（2 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 = 120 °CA = 4 m²U = 3000 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
6.むずかしい
長さT125 °C??20 °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 = 4 kW/K である。高温流体は 125 °C、低温流体は 20 °C で流入する。熱交換器の A = 6 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 = 4 kW/KTh,in = 125 °CTc,in = 20 °CA = 6 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C

解答

  1. 1. ΔTlm = 74.6 K
  2. 2. ΔTlm = 62.2 K
  3. 3. A = 9.72 m²
  4. 4. A = 8.771 m²
  5. 5. Tc,out = 96.2 °C
  6. 6. Th,out = 67.73 °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。