Arbeitsblatt Wärmeübertrager (LMTD) mit Lösungen

In einem Gleichstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 140 auf 85 °C ab, während sich das kalte Fluid von 15 auf 45 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 170 auf 55 °C ab, während sich das kalte Fluid von 10 auf 115 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

In einem Kondensator kondensiert Dampf bei konstant 100 °C an der Außenseite der Rohre. Kühlwasser (5 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) strömt durch die Rohre und erwärmt sich von 20 auf 60 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 3500 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 110 kW. Das heiße Fluid kühlt von 105 auf 25 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 10 auf 55 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 200 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

In einem Doppelrohr-Wärmeübertrager im Gegenstrom strömt heißes Öl (0,3 kg/s, c_p = 2,1 kJ/(kg·K)) im Innenrohr und kühlt von 120 auf 65 °C ab. Wasser (0,2 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) tritt im Ringspalt mit 10 °C ein. Das Innenrohr hat 50 mm Durchmesser, und U = 250 W/(m²·K) ist auf diesen Durchmesser bezogen. Bestimme die nötige Rohrlänge L.

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager haben beide Ströme denselben Wärmekapazitätsstrom, ṁ·c_p = 2 kW/K. Der heiße Strom tritt mit 135 °C ein, der kalte mit 25 °C. Der Wärmeübertrager hat A = 6 m² und U = 200 W/(m²·K). Bestimme die Austrittstemperatur T_h,out des heißen Stroms.