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
LängeT120 °C50 °C35 °C25 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 120 auf 50 °C ab, während sich das kalte Fluid von 25 auf 35 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔTlm.

Th: 120 → 50 °CTc: 25 → 35 °C
ΔTlm = K
2.Leicht
LängeT160 °C50 °C135 °C20 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 160 auf 50 °C ab, während sich das kalte Fluid von 20 auf 135 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔTlm.

Th: 160 → 50 °CTc: 20 → 135 °C
ΔTlm = K
3.Mittel
LängeT110 °C95 °C90 °C25 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 130 kW. Seine Wärmeübertragungsfläche beträgt 5 m². Das heiße Fluid kühlt von 110 auf 95 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 25 auf 90 °C. Bestimme den Wärmedurchgangskoeffizienten U.

Q̇ = 130 kWA = 5 m²Th: 110 → 95 °CTc: 25 → 90 °C
U = W/(m²·K)
4.Mittel
LängeT130 °C20 °C80 °CΔT₁ΔT₂kondensierender Dampf

In einem Kondensator kondensiert Dampf bei konstant 130 °C an der Außenseite der Rohre. Kühlwasser (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) strömt durch die Rohre und erwärmt sich von 20 auf 80 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 3000 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Ts = 130 °Cṁ = 0,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 80 °CU = 3000 W/(m²·K)
A = m²
5.Schwer
LängeT110 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂kondensierender Dampf

Dampf kondensiert bei konstant 110 °C an der Außenseite der Rohre eines Kondensators mit 8 m² Wärmeübertragungsfläche und U = 1500 W/(m²·K). Kühlwasser (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) tritt mit 10 °C in die Rohre ein. Bestimme die Austrittstemperatur des Wassers Tc,out.

Ts = 110 °CA = 8 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
6.Schwer
LängeT125 °C??10 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager haben beide Ströme denselben Wärmekapazitätsstrom, ṁ·cp = 3 kW/K. Der heiße Strom tritt mit 125 °C ein, der kalte mit 10 °C. Der Wärmeübertrager hat A = 1,5 m² und U = 800 W/(m²·K). Bestimme die Austrittstemperatur Th,out des heißen Stroms.

Ch = Cc = 3 kW/KTh,in = 125 °CTc,in = 10 °CA = 1,5 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C

Lösungsschlüssel

  1. 1. ΔTlm = 49,03 K
  2. 2. ΔTlm = 27,42 K
  3. 3. U = 651,4 W/(m²·K)
  4. 4. A = 0,5493 m²
  5. 5. Tc,out = 86,2 °C
  6. 6. Th,out = 92,14 °C

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