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
LängeT140 °C125 °C110 °C30 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 140 auf 125 °C ab, während sich das kalte Fluid von 30 auf 110 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔTlm.

Th: 140 → 125 °CTc: 30 → 110 °C
ΔTlm = K
2.Leicht
LängeT175 °C50 °C65 °C20 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 175 auf 50 °C ab, während sich das kalte Fluid von 20 auf 65 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔTlm.

Th: 175 → 50 °CTc: 20 → 65 °C
ΔTlm = K
3.Mittel
LängeT140 °C75 °C120 °C25 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 430 kW. Das heiße Fluid kühlt von 140 auf 75 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 25 auf 120 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 300 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 430 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 140 → 75 °CTc: 25 → 120 °C
A = m²
4.Mittel
LängeT140 °C80 °C110 °C20 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 350 kW. Das heiße Fluid kühlt von 140 auf 80 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 20 auf 110 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 1500 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 350 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 140 → 80 °CTc: 20 → 110 °C
A = m²
5.Schwer
LängeT180 °C??15 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager haben beide Ströme denselben Wärmekapazitätsstrom, ṁ·cp = 1,5 kW/K. Der heiße Strom tritt mit 180 °C ein, der kalte mit 15 °C. Der Wärmeübertrager hat A = 4 m² und U = 800 W/(m²·K). Bestimme die Austrittstemperatur Th,out des heißen Stroms.

Ch = Cc = 1,5 kW/KTh,in = 180 °CTc,in = 15 °CA = 4 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Schwer
LängeT165 °C80 °C43,47 °C15 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Heißes Öl (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 165 auf 80 °C ab. Es erwärmt 1,5 kg/s Wasser (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 15 °C eintritt. Bestimme mit U = 1500 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 165 → 80 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²

Lösungsschlüssel

  1. 1. ΔTlm = 56,39 K
  2. 2. ΔTlm = 61,57 K
  3. 3. A = 43,78 m²
  4. 4. A = 5,391 m²
  5. 5. Th,out = 67,66 °C
  6. 6. A = 1,317 m²

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