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
LängeT85 °C55 °C75 °C30 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager hat eine Wärmeübertragungsfläche von 3 m² und einen Wärmedurchgangskoeffizienten von 200 W/(m²·K). Das heiße Fluid kühlt von 85 auf 55 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 30 auf 75 °C. Bestimme den Wärmestrom Q̇.

A = 3 m²U = 200 W/(m²·K)Th: 85 → 55 °CTc: 30 → 75 °C
Q̇ = kW
2.Leicht
LängeT125 °C95 °C45 °C25 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 125 auf 95 °C ab, während sich das kalte Fluid von 25 auf 45 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔTlm.

Th: 125 → 95 °CTc: 25 → 45 °C
ΔTlm = K
3.Mittel
LängeT110 °C45 °C50 °C30 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 410 kW. Das heiße Fluid kühlt von 110 auf 45 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 30 auf 50 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 1000 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 410 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 110 → 45 °CTc: 30 → 50 °C
A = m²
4.Mittel
LängeT110 °C10 °C35 °CΔT₁ΔT₂kondensierender Dampf

In einem Kondensator kondensiert Dampf bei konstant 110 °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 35 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 2500 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Ts = 110 °Cṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 35 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
5.Schwer
LängeT160 °C90 °C49,26 °C30 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Heißes Öl (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 160 auf 90 °C ab. Es erwärmt 3 kg/s Wasser (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 30 °C eintritt. Bestimme mit U = 1000 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 160 → 90 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
6.Schwer
LängeT130 °C50 °C28,4 °C15 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Heißes Öl (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 130 auf 50 °C ab. Es erwärmt 3 kg/s Wasser (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 15 °C eintritt. Bestimme mit U = 200 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 130 → 50 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²

Lösungsschlüssel

  1. 1. Q̇ = 9,822 kW
  2. 2. ΔTlm = 74,89 K
  3. 3. A = 12,63 m²
  4. 4. A = 0,7215 m²
  5. 5. A = 2,917 m²
  6. 6. A = 13,44 m²

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