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T115 °C60 °C70 °C10 °CΔT₁ΔT₂向流

向流熱交換器で、高温流体が 115 から 60 °C まで冷え、低温流体が 10 から 70 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。

Th: 115 → 60 °CTc: 10 → 70 °C
ΔTlm = K
2.やさしい
長さT135 °C45 °C40 °C15 °CΔT₁ΔT₂向流

向流熱交換器で、高温流体が 135 から 45 °C まで冷え、低温流体が 15 から 40 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。

Th: 135 → 45 °CTc: 15 → 40 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
長さT120 °C50 °C100 °C10 °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 230 kW を伝えなければならない。高温流体は 120 から 50 °C まで冷え、低温流体は 10 から 100 °C まで温まる。この配置の LMTD 補正係数は F = 0.95、U = 200 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。

Q̇ = 230 kWF = 0.95U = 200 W/(m²·K)Th: 120 → 50 °CTc: 10 → 100 °C
A = m²
4.ふつう
長さT175 °C150 °C20 °C105 °CΔT₁ΔT₂並流

並流熱交換器が 120 kW を伝える。 伝熱面積は 2 m² である。高温流体は 175 から 150 °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 = 120 kWA = 2 m²Th: 175 → 150 °CTc: 20 → 105 °C
U = W/(m²·K)
5.むずかしい
長さT150 °C??10 °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 = 3 kW/K である。高温流体は 150 °C、低温流体は 10 °C で流入する。熱交換器の A = 6 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 = 3 kW/KTh,in = 150 °CTc,in = 10 °CA = 6 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.むずかしい
長さT165 °C135 °C26.3 °C15 °CΔT₁ΔT₂向流

高温の油（1.5 kg/s、cp = 2.1 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 165 から 135 °C まで冷える。油は 15 °C で流入する水 2 kg/s（cp = 4.18 kJ/(kg·K)）を加熱する。U = 500 W/(m²·K) のとき、必要な伝熱面積 A を求めよ。

ṁh = 1.5 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 165 → 135 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²

解答

  1. 1. ΔTlm = 47.46 K
  2. 2. ΔTlm = 56.39 K
  3. 3. A = 41.95 m²
  4. 4. U = 674.6 W/(m²·K)
  5. 5. Th,out = 80 °C
  6. 6. A = 1.464 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。