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T150 °C60 °C55 °C10 °CΔT₁ΔT₂向流

向流熱交換器で、高温流体が 150 から 60 °C まで冷え、低温流体が 10 から 55 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。

Th: 150 → 60 °CTc: 10 → 55 °C
ΔTlm = K
2.やさしい
長さT90 °C60 °C75 °C25 °CΔT₁ΔT₂向流

向流熱交換器で、高温流体が 90 から 60 °C まで冷え、低温流体が 25 から 75 °C まで温まる。対数平均温度差 ΔTlm を求めよ。

Th: 90 → 60 °CTc: 25 → 75 °C
ΔTlm = K
3.ふつう
長さT140 °C105 °C30 °C55 °CΔT₁ΔT₂並流

並流熱交換器が 380 kW を伝える。 高温流体は 140 から 105 °C まで冷え、低温流体は 30 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。

Q̇ = 380 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 140 → 105 °CTc: 30 → 55 °C
A = m²
4.ふつう
長さT110 °C50 °C60 °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 210 kW を伝えなければならない。高温流体は 110 から 50 °C まで冷え、低温流体は 25 から 60 °C まで温まる。この配置の LMTD 補正係数は F = 0.92、U = 1000 W/(m²·K) である。必要な伝熱面積 A を求めよ。

Q̇ = 210 kWF = 0.92U = 1000 W/(m²·K)Th: 110 → 50 °CTc: 25 → 60 °C
A = m²
5.むずかしい
長さT105 °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 = 2 kW/K である。高温流体は 105 °C、低温流体は 10 °C で流入する。熱交換器の A = 3 m²、U = 300 W/(m²·K) である。高温側の出口温度 Th,out を求めよ。

Ch = Cc = 2 kW/KTh,in = 105 °CTc,in = 10 °CA = 3 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.むずかしい
長さT100 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂凝縮する蒸気

伝熱面積 4 m²、U = 1000 W/(m²·K) の復水器の管の外側で、蒸気が一定の 100 °C で凝縮する。冷却水（1.5 kg/s、cp = 4.18 kJ/(kg·K)）は 15 °C で管に流入する。水の出口温度 Tc,out を求めよ。

Ts = 100 °CA = 4 m²U = 1000 W/(m²·K)ṁ = 1.5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C

解答

  1. 1. ΔTlm = 70.11 K
  2. 2. ΔTlm = 23.6 K
  3. 3. A = 3.329 m²
  4. 4. A = 6.329 m²
  5. 5. Th,out = 75.52 °C
  6. 6. Tc,out = 55.09 °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。