Arbeitsblatt Wärmeübertrager (LMTD) mit Lösungen

Kostenloses Arbeitsblatt Wärmeübertrager (LMTD) zum Ausdrucken: 6 Aufgaben von leicht bis Prüfungsniveau, mit Lösungsschlüssel. Drucke es aus oder speichere es als PDF.

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1.Leicht

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 150 auf 30 °C ab, während sich das kalte Fluid von 10 auf 100 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

T_h: 150 → 30 °CT_c: 10 → 100 °C

ΔT_lm = K

2.Leicht

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 175 auf 140 °C ab, während sich das kalte Fluid von 15 auf 160 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

T_h: 175 → 140 °CT_c: 15 → 160 °C

ΔT_lm = K

3.Mittel

Ein Gleichstrom-Wärmeübertrager überträgt 110 kW. Das heiße Fluid kühlt von 120 auf 75 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 15 auf 60 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 1000 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 110 kWU = 1000 W/(m²·K)T_h: 120 → 75 °CT_c: 15 → 60 °C

A = m²

4.Mittel

Ein Gleichstrom-Wärmeübertrager überträgt 90 kW. Seine Wärmeübertragungsfläche beträgt 1 m². Das heiße Fluid kühlt von 170 auf 80 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 20 auf 75 °C. Bestimme den Wärmedurchgangskoeffizienten U.

Q̇ = 90 kWA = 1 m²T_h: 170 → 80 °CT_c: 20 → 75 °C

U = W/(m²·K)

5.Schwer

Dampf kondensiert bei konstant 105 °C an der Außenseite der Rohre eines Kondensators mit 1 m² Wärmeübertragungsfläche und U = 1000 W/(m²·K). Kühlwasser (0,5 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) tritt mit 15 °C in die Rohre ein. Bestimme die Austrittstemperatur des Wassers T_c,out.

T_s = 105 °CA = 1 m²U = 1000 W/(m²·K)ṁ = 0,5 kg/sc_p = 4,18 kJ/(kg·K)T_c,in = 15 °C

T_c,out = °C

6.Schwer

Heißes Öl (0,5 kg/s, c_p = 2,5 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 115 auf 90 °C ab. Es erwärmt 3 kg/s Wasser (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 10 °C eintritt. Bestimme mit U = 200 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

ṁ_h = 0,5 kg/sc_p,h = 2,5 kJ/(kg·K)T_h: 115 → 90 °Cṁ_c = 3 kg/sc_p,c = 4,18 kJ/(kg·K)T_c,in = 10 °CU = 200 W/(m²·K)

A = m²

Lösungsschlüssel

1. ΔT_lm = 32,74 K
2. ΔT_lm = 51,88 K
3. A = 2,378 m²
4. U = 2111 W/(m²·K)
5. T_c,out = 49,22 °C
6. A = 1,721 m²

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