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
LängeT135 °C40 °C65 °C15 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 135 auf 40 °C ab, während sich das kalte Fluid von 15 auf 65 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔTlm.

Th: 135 → 40 °CTc: 15 → 65 °C
ΔTlm = K
2.Leicht
LängeT130 °C90 °C35 °C20 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 130 auf 90 °C ab, während sich das kalte Fluid von 20 auf 35 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔTlm.

Th: 130 → 90 °CTc: 20 → 35 °C
ΔTlm = K
3.Mittel
LängeT130 °C15 °C40 °CΔT₁ΔT₂kondensierender Dampf

In einem Kondensator kondensiert Dampf bei konstant 130 °C an der Außenseite der Rohre. Kühlwasser (3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) strömt durch die Rohre und erwärmt sich von 15 auf 40 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 1500 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Ts = 130 °Cṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 40 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
4.Mittel
LängeT165 °C80 °C25 °C15 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 240 kW. Das heiße Fluid kühlt von 165 auf 80 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 15 auf 25 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 1000 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 240 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 165 → 80 °CTc: 15 → 25 °C
A = m²
5.Schwer
LängeT95 °C50 °C?25 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Doppelrohr-Wärmeübertrager im Gegenstrom strömt heißes Öl (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) im Innenrohr und kühlt von 95 auf 50 °C ab. Wasser (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) tritt im Ringspalt mit 25 °C ein. Das Innenrohr hat 20 mm Durchmesser, und U = 500 W/(m²·K) ist auf diesen Durchmesser bezogen. Bestimme die nötige Rohrlänge L.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 95 → 50 °Cṁc = 0,5 kg/sTc,in = 25 °CD = 20 mmU = 500 W/(m²·K)
L = m
6.Schwer
LängeT120 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂kondensierender Dampf

Dampf kondensiert bei konstant 120 °C an der Außenseite der Rohre eines Kondensators mit 1,5 m² Wärmeübertragungsfläche und U = 2000 W/(m²·K). Kühlwasser (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) tritt mit 25 °C in die Rohre ein. Bestimme die Austrittstemperatur des Wassers Tc,out.

Ts = 120 °CA = 1,5 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C

Lösungsschlüssel

  1. 1. ΔTlm = 43,71 K
  2. 2. ΔTlm = 81,86 K
  3. 3. A = 2,049 m²
  4. 4. A = 2,455 m²
  5. 5. L = 53,89 m
  6. 6. Tc,out = 53,64 °C

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