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。

名前: ____________________   日付: ____________

1.やさしい
長さT165 °C40 °C105 °C25 °CΔT₁ΔT₂向流

向流熱交換器で、高温流体が 165 から 40 °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: 165 → 40 °CTc: 25 → 105 °C
ΔTlm = K
2.やさしい

熱交換器で 2.5 kg/s のエタノール（cp = 2.44 kJ/(kg·K)）が 65 から 35 °C まで冷却される。 伝熱量 Q̇ を求めよ。

ṁ = 2.5 kg/scp = 2.44 kJ/(kg·K)T: 65 → 35 °C
Q̇ = kW
3.ふつう
長さT120 °C20 °C55 °CΔT₁ΔT₂凝縮する蒸気

復水器で、蒸気が管の外側で一定の 120 °C で凝縮する。冷却水（4 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）が管内を流れ、20 から 55 °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。

Ts = 120 °Cṁ = 4 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 55 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
4.ふつう
長さT100 °C25 °C65 °CΔT₁ΔT₂凝縮する蒸気

復水器で、蒸気が管の外側で一定の 100 °C で凝縮する。冷却水（1 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）が管内を流れ、25 から 65 °C まで温まる。熱通過率は 3500 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。

Ts = 100 °Cṁ = 1 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 25 → 65 °CU = 3500 W/(m²·K)
A = m²
5.むずかしい
長さT130 °C30 °C?ΔT₁ΔT₂凝縮する蒸気

伝熱面積 2 m²、U = 3000 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（1.5 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）は 30 °C で管に流入する。水の出口温度 Tc,out を求めよ。

Ts = 130 °CA = 2 m²U = 3000 W/(m²·K)ṁ = 1.5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
6.むずかしい
長さT105 °C60 °C26.73 °C20 °CΔT₁ΔT₂向流

高温の油（0.5 kg/s、cp = 2.5 kJ/(kg·K)）が向流熱交換器で 105 から 60 °C まで冷える。油は 20 °C で流入する水 2 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 = 0.5 kg/scp,h = 2.5 kJ/(kg·K)Th: 105 → 60 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²

解答

  1. 1. ΔTlm = 32.46 K
  2. 2. Q̇ = 183 kW
  3. 3. A = 4.802 m²
  4. 4. A = 0.9102 m²
  5. 5. Tc,out = 91.59 °C
  6. 6. A = 4.933 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。