1.Leicht
In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 120 auf 80 °C ab, während sich das kalte Fluid von 15 auf 85 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔTlm.
Th: 120 → 80 °CTc: 15 → 85 °C
ΔTlm = K
Arbeitsblatt Wärmeübertrager (LMTD) mit Lösungen
2.Leicht
Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager hat eine Wärmeübertragungsfläche von 12 m² und einen Wärmedurchgangskoeffizienten von 1500 W/(m²·K). Das heiße Fluid kühlt von 170 auf 85 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 25 auf 85 °C. Bestimme den Wärmestrom Q̇.
A = 12 m²U = 1500 W/(m²·K)Th: 170 → 85 °CTc: 25 → 85 °C
Q̇ = kW
3.Mittel
Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 60 kW. Das heiße Fluid kühlt von 105 auf 55 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 20 auf 80 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 300 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.
Q̇ = 60 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 105 → 55 °CTc: 20 → 80 °C
A = m²
4.Mittel
Ein Rohrbündel-Wärmeübertrager (ein Mantelgang, zwei Rohrgänge) soll 470 kW übertragen. Das heiße Fluid kühlt von 145 auf 105 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 10 auf 115 °C. Der LMTD-Korrekturfaktor für diese Anordnung ist F = 0,8, und U = 800 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.
Q̇ = 470 kWF = 0,8U = 800 W/(m²·K)Th: 145 → 105 °CTc: 10 → 115 °C
A = m²
5.Schwer
Heißes Öl (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 135 auf 75 °C ab. Es erwärmt 2 kg/s Wasser (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 25 °C eintritt. Bestimme mit U = 800 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.
ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 135 → 75 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
6.Schwer
Heißes Öl (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 130 auf 80 °C ab. Es erwärmt 0,5 kg/s Wasser (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 10 °C eintritt. Bestimme mit U = 200 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.
ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 130 → 80 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
Lösungsschlüssel
- 1. ΔTlm = 48,46 K
- 2. Q̇ = 1292 kW
- 3. A = 6,729 m²
- 4. A = 13,02 m²
- 5. A = 3,528 m²
- 6. A = 13,97 m²
Vollständige Schritt-für-Schritt-Lösungen: Übe dieses Thema auf examproblems.com.