1.Leicht
In einem Gleichstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 90 auf 35 °C ab, während sich das kalte Fluid von 20 auf 30 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔTlm.
Th: 90 → 35 °CTc: 20 → 30 °C
ΔTlm = K
Arbeitsblatt Wärmeübertrager (LMTD) mit Lösungen
2.Leicht
Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager hat eine Wärmeübertragungsfläche von 2,5 m² und einen Wärmedurchgangskoeffizienten von 200 W/(m²·K). Das heiße Fluid kühlt von 90 auf 75 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 25 auf 75 °C. Bestimme den Wärmestrom Q̇.
A = 2,5 m²U = 200 W/(m²·K)Th: 90 → 75 °CTc: 25 → 75 °C
Q̇ = kW
3.Mittel
Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 300 kW. Das heiße Fluid kühlt von 130 auf 95 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 20 auf 120 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 800 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.
Q̇ = 300 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 130 → 95 °CTc: 20 → 120 °C
A = m²
4.Mittel
Ein Gleichstrom-Wärmeübertrager überträgt 180 kW. Das heiße Fluid kühlt von 125 auf 60 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 30 auf 40 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 800 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.
Q̇ = 180 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 125 → 60 °CTc: 30 → 40 °C
A = m²
5.Schwer
In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager haben beide Ströme denselben Wärmekapazitätsstrom, ṁ·cp = 1,5 kW/K. Der heiße Strom tritt mit 110 °C ein, der kalte mit 10 °C. Der Wärmeübertrager hat A = 5 m² und U = 500 W/(m²·K). Bestimme die Austrittstemperatur Th,out des heißen Stroms.
Ch = Cc = 1,5 kW/KTh,in = 110 °CTc,in = 10 °CA = 5 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Schwer
Heißes Öl (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 125 auf 40 °C ab. Es erwärmt 0,5 kg/s Wasser (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 10 °C eintritt. Bestimme mit U = 300 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.
ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 125 → 40 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
Lösungsschlüssel
- 1. ΔTlm = 24,63 K
- 2. Q̇ = 14,54 kW
- 3. A = 11,62 m²
- 4. A = 4,674 m²
- 5. Th,out = 47,5 °C
- 6. A = 25,56 m²
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