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.

Neues ArbeitsblattOnline mit Tipps üben

Für Lehrkräfte: kostenlos ausdrucken, kopieren und im Unterricht verwenden. Jedes neue Arbeitsblatt hat neue Werte und einen eigenen Lösungsschlüssel. Über einen Link zu ExamProblems auf Ihrer Kursseite freuen wir uns.

Name: ____________________   Datum: ____________

1.Leicht
LängeT115 °C100 °C75 °C15 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager hat eine Wärmeübertragungsfläche von 2,5 m² und einen Wärmedurchgangskoeffizienten von 800 W/(m²·K). Das heiße Fluid kühlt von 115 auf 100 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 15 auf 75 °C. Bestimme den Wärmestrom Q̇.

A = 2,5 m²U = 800 W/(m²·K)Th: 115 → 100 °CTc: 15 → 75 °C
Q̇ = kW
2.Leicht
LängeT150 °C135 °C125 °C30 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 150 auf 135 °C ab, während sich das kalte Fluid von 30 auf 125 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔTlm.

Th: 150 → 135 °CTc: 30 → 125 °C
ΔTlm = K
3.Mittel
LängeT95 °C35 °C60 °C10 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 190 kW. Das heiße Fluid kühlt von 95 auf 35 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 10 auf 60 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 1500 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 190 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 95 → 35 °CTc: 10 → 60 °C
A = m²
4.Mittel
LängeT170 °C150 °C30 °C75 °CΔT₁ΔT₂Gleichstrom

Ein Gleichstrom-Wärmeübertrager überträgt 280 kW. Seine Wärmeübertragungsfläche beträgt 5 m². Das heiße Fluid kühlt von 170 auf 150 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 30 auf 75 °C. Bestimme den Wärmedurchgangskoeffizienten U.

Q̇ = 280 kWA = 5 m²Th: 170 → 150 °CTc: 30 → 75 °C
U = W/(m²·K)
5.Schwer
LängeT90 °C40 °C24,95 °C10 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Heißes Öl (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 90 auf 40 °C ab. Es erwärmt 2 kg/s Wasser (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 10 °C eintritt. Bestimme mit U = 1000 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 90 → 40 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
6.Schwer
LängeT110 °C50 °C?15 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Doppelrohr-Wärmeübertrager im Gegenstrom strömt heißes Öl (0,2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) im Innenrohr und kühlt von 110 auf 50 °C ab. Wasser (0,3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) tritt im Ringspalt mit 15 °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 = 0,2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 110 → 50 °Cṁc = 0,3 kg/sTc,in = 15 °CD = 20 mmU = 500 W/(m²·K)
L = m

Lösungsschlüssel

  1. 1. Q̇ = 119,4 kW
  2. 2. ΔTlm = 55,75 K
  3. 3. A = 4,262 m²
  4. 4. U = 537,7 W/(m²·K)
  5. 5. A = 2,76 m²
  6. 6. L = 15,29 m

Vollständige Schritt-für-Schritt-Lösungen: Übe dieses Thema auf examproblems.com.