Arbeitsblatt Wärmeübertrager (LMTD) mit Lösungen

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 165 auf 90 °C ab, während sich das kalte Fluid von 25 auf 145 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager hat eine Wärmeübertragungsfläche von 6 m² und einen Wärmedurchgangskoeffizienten von 1000 W/(m²·K). Das heiße Fluid kühlt von 145 auf 125 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 25 auf 70 °C. Bestimme den Wärmestrom Q̇.

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 80 kW. Das heiße Fluid kühlt von 140 auf 55 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 20 auf 90 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 500 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Ein Rohrbündel-Wärmeübertrager (ein Mantelgang, zwei Rohrgänge) soll 400 kW übertragen. Das heiße Fluid kühlt von 170 auf 125 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 30 auf 90 °C. Der LMTD-Korrekturfaktor für diese Anordnung ist F = 0,95, und U = 800 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

In einem Doppelrohr-Wärmeübertrager im Gegenstrom strömt heißes Öl (0,5 kg/s, c_p = 2,3 kJ/(kg·K)) im Innenrohr und kühlt von 95 auf 50 °C ab. Wasser (0,5 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) tritt im Ringspalt mit 10 °C ein. Das Innenrohr hat 32 mm Durchmesser, und U = 150 W/(m²·K) ist auf diesen Durchmesser bezogen. Bestimme die nötige Rohrlänge L.

Heißes Öl (1 kg/s, c_p = 2,5 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 95 auf 75 °C ab. Es erwärmt 1 kg/s Wasser (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 25 °C eintritt. Bestimme mit U = 1000 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.