Heißes Öl (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 135 auf 65 °C ab. Es erwärmt 3 kg/s Wasser (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 20 °C eintritt. An die Umgebung geht keine Wärme verloren. Bestimme die Austrittstemperatur des Wassers Tc,out.
Arbeitsblatt Wärmeübertrager (LMTD) mit Lösungen
In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 145 auf 125 °C ab, während sich das kalte Fluid von 20 auf 35 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔTlm.
In einem Kondensator kondensiert Dampf bei konstant 110 °C an der Außenseite der Rohre. Kühlwasser (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) strömt durch die Rohre und erwärmt sich von 10 auf 30 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 1000 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.
Ein Rohrbündel-Wärmeübertrager (ein Mantelgang, zwei Rohrgänge) soll 430 kW übertragen. Das heiße Fluid kühlt von 155 auf 95 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 25 auf 100 °C. Der LMTD-Korrekturfaktor für diese Anordnung ist F = 0,95, und U = 1000 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.
Dampf kondensiert bei konstant 140 °C an der Außenseite der Rohre eines Kondensators mit 2,5 m² Wärmeübertragungsfläche und U = 2000 W/(m²·K). Kühlwasser (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) tritt mit 25 °C in die Rohre ein. Bestimme die Austrittstemperatur des Wassers Tc,out.
In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager haben beide Ströme denselben Wärmekapazitätsstrom, ṁ·cp = 1 kW/K. Der heiße Strom tritt mit 90 °C ein, der kalte mit 30 °C. Der Wärmeübertrager hat A = 4 m² und U = 500 W/(m²·K). Bestimme die Austrittstemperatur Th,out des heißen Stroms.
Lösungsschlüssel
- 1. Tc,out = 37,58 °C
- 2. ΔTlm = 107,5 K
- 3. A = 0,9327 m²
- 4. A = 7,277 m²
- 5. Tc,out = 105,2 °C
- 6. Th,out = 50 °C
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