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
LängeT125 °C65 °C90 °C15 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 125 auf 65 °C ab, während sich das kalte Fluid von 15 auf 90 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔTlm.

Th: 125 → 65 °CTc: 15 → 90 °C
ΔTlm = K
2.Leicht
LängeT165 °C90 °C35 °C25 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 165 auf 90 °C ab, während sich das kalte Fluid von 25 auf 35 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔTlm.

Th: 165 → 90 °CTc: 25 → 35 °C
ΔTlm = K
3.Mittel
LängeT125 °C60 °C55 °C10 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Rohrbündel-Wärmeübertrager (ein Mantelgang, zwei Rohrgänge) soll 80 kW übertragen. Das heiße Fluid kühlt von 125 auf 60 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 10 auf 55 °C. Der LMTD-Korrekturfaktor für diese Anordnung ist F = 0,8, und U = 800 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 80 kWF = 0,8U = 800 W/(m²·K)Th: 125 → 60 °CTc: 10 → 55 °C
A = m²
4.Mittel
LängeT120 °C10 °C65 °CΔT₁ΔT₂kondensierender Dampf

In einem Kondensator kondensiert Dampf bei konstant 120 °C an der Außenseite der Rohre. Kühlwasser (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) strömt durch die Rohre und erwärmt sich von 10 auf 65 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 2000 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Ts = 120 °Cṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 65 °CU = 2000 W/(m²·K)
A = m²
5.Schwer
LängeT115 °C35 °C17,34 °C10 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Heißes Öl (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 115 auf 35 °C ab. Es erwärmt 3 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 = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 115 → 35 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
6.Schwer
LängeT125 °C??30 °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 30 °C. Der Wärmeübertrager hat A = 5 m² und U = 300 W/(m²·K). Bestimme die Austrittstemperatur Th,out des heißen Stroms.

Ch = Cc = 3 kW/KTh,in = 125 °CTc,in = 30 °CA = 5 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C

Lösungsschlüssel

  1. 1. ΔTlm = 42,06 K
  2. 2. ΔTlm = 93,78 K
  3. 3. A = 2,103 m²
  4. 4. A = 2,173 m²
  5. 5. A = 1,725 m²
  6. 6. Th,out = 93,33 °C

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