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 Wärmeübertrager werden 0,3 kg/s Glykolgemisch (cp = 3,6 kJ/(kg·K)) von 70 auf 50 °C abgekühlt. Bestimme den Wärmestrom Q̇.

ṁ = 0,3 kg/scp = 3,6 kJ/(kg·K)T: 70 → 50 °C
Q̇ = kW
2.Leicht
LängeT100 °C85 °C65 °C20 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 100 auf 85 °C ab, während sich das kalte Fluid von 20 auf 65 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔTlm.

Th: 100 → 85 °CTc: 20 → 65 °C
ΔTlm = K
3.Mittel
LängeT120 °C40 °C60 °C20 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 330 kW. Das heiße Fluid kühlt von 120 auf 40 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 20 auf 60 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 1000 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 330 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 120 → 40 °CTc: 20 → 60 °C
A = m²
4.Mittel
LängeT105 °C80 °C55 °C25 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Rohrbündel-Wärmeübertrager (ein Mantelgang, zwei Rohrgänge) soll 300 kW übertragen. Das heiße Fluid kühlt von 105 auf 80 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 25 auf 55 °C. Der LMTD-Korrekturfaktor für diese Anordnung ist F = 0,9, und U = 300 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 300 kWF = 0,9U = 300 W/(m²·K)Th: 105 → 80 °CTc: 25 → 55 °C
A = m²
5.Schwer
LängeT140 °C80 °C37,94 °C20 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Heißes Öl (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 140 auf 80 °C ab. Es erwärmt 1 kg/s Wasser (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 20 °C eintritt. Bestimme mit U = 1000 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 140 → 80 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
6.Schwer
LängeT145 °C??25 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager haben beide Ströme denselben Wärmekapazitätsstrom, ṁ·cp = 1 kW/K. Der heiße Strom tritt mit 145 °C ein, der kalte mit 25 °C. Der Wärmeübertrager hat A = 4 m² und U = 500 W/(m²·K). Bestimme die Austrittstemperatur Th,out des heißen Stroms.

Ch = Cc = 1 kW/KTh,in = 145 °CTc,in = 25 °CA = 4 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C

Lösungsschlüssel

  1. 1. Q̇ = 21,6 kW
  2. 2. ΔTlm = 48,46 K
  3. 3. A = 9,064 m²
  4. 4. A = 21,18 m²
  5. 5. A = 0,9473 m²
  6. 6. Th,out = 65 °C

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