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 180 auf 80 °C ab, während sich das kalte Fluid von 15 auf 45 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

T_h: 180 → 80 °CT_c: 15 → 45 °C

ΔT_lm = K

2.Leicht

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager hat eine Wärmeübertragungsfläche von 4 m² und einen Wärmedurchgangskoeffizienten von 300 W/(m²·K). Das heiße Fluid kühlt von 115 auf 75 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 20 auf 100 °C. Bestimme den Wärmestrom Q̇.

A = 4 m²U = 300 W/(m²·K)T_h: 115 → 75 °CT_c: 20 → 100 °C

Q̇ = kW

3.Mittel

Ein Gleichstrom-Wärmeübertrager überträgt 190 kW. Das heiße Fluid kühlt von 135 auf 110 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 20 auf 40 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 800 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 190 kWU = 800 W/(m²·K)T_h: 135 → 110 °CT_c: 20 → 40 °C

A = m²

4.Mittel

In einem Kondensator kondensiert Dampf bei konstant 130 °C an der Außenseite der Rohre. Kühlwasser (0,5 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) strömt durch die Rohre und erwärmt sich von 25 auf 120 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 3000 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

T_s = 130 °Cṁ = 0,5 kg/sc_p = 4,18 kJ/(kg·K)T_c: 25 → 120 °CU = 3000 W/(m²·K)

A = m²

5.Schwer

Heißes Öl (2 kg/s, c_p = 2,5 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 150 auf 60 °C ab. Es erwärmt 2 kg/s Wasser (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 15 °C eintritt. Bestimme mit U = 200 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

ṁ_h = 2 kg/sc_p,h = 2,5 kJ/(kg·K)T_h: 150 → 60 °Cṁ_c = 2 kg/sc_p,c = 4,18 kJ/(kg·K)T_c,in = 15 °CU = 200 W/(m²·K)

A = m²

6.Schwer

Heißes Öl (1,5 kg/s, c_p = 2,5 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 80 auf 45 °C ab. Es erwärmt 1,5 kg/s Wasser (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 20 °C eintritt. Bestimme mit U = 300 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

ṁ_h = 1,5 kg/sc_p,h = 2,5 kJ/(kg·K)T_h: 80 → 45 °Cṁ_c = 1,5 kg/sc_p,c = 4,18 kJ/(kg·K)T_c,in = 20 °CU = 300 W/(m²·K)

A = m²

Lösungsschlüssel

1. ΔT_lm = 95,77 K
2. Q̇ = 36,94 kW
3. A = 2,62 m²
4. A = 1,638 m²
5. A = 36,69 m²
6. A = 13,88 m²

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