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

In einem Wärmeübertrager werden 0,2 kg/s Wasser (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) von 15 auf 90 °C erwärmt. Bestimme den Wärmestrom Q̇.

ṁ = 0,2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)T: 15 → 90 °C
Q̇ = kW
2.Leicht
LängeT90 °C60 °C65 °C25 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager hat eine Wärmeübertragungsfläche von 4 m² und einen Wärmedurchgangskoeffizienten von 800 W/(m²·K). Das heiße Fluid kühlt von 90 auf 60 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 25 auf 65 °C. Bestimme den Wärmestrom Q̇.

A = 4 m²U = 800 W/(m²·K)Th: 90 → 60 °CTc: 25 → 65 °C
Q̇ = kW
3.Mittel
LängeT100 °C85 °C30 °C50 °CΔT₁ΔT₂Gleichstrom

Ein Gleichstrom-Wärmeübertrager überträgt 60 kW. Das heiße Fluid kühlt von 100 auf 85 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 30 auf 50 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 200 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 60 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 100 → 85 °CTc: 30 → 50 °C
A = m²
4.Mittel
LängeT105 °C20 °C50 °CΔT₁ΔT₂kondensierender Dampf

In einem Kondensator kondensiert Dampf bei konstant 105 °C an der Außenseite der Rohre. Kühlwasser (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) strömt durch die Rohre und erwärmt sich von 20 auf 50 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 2000 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Ts = 105 °Cṁ = 0,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 50 °CU = 2000 W/(m²·K)
A = m²
5.Schwer
LängeT125 °C80 °C52,61 °C30 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Heißes Öl (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 125 auf 80 °C ab. Es erwärmt 2 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 = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 125 → 80 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
6.Schwer
LängeT95 °C30 °C87,75 °C10 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Heißes Öl (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 95 auf 30 °C ab. Es erwärmt 0,5 kg/s Wasser (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 10 °C eintritt. Bestimme mit U = 1500 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 95 → 30 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²

Lösungsschlüssel

  1. 1. Q̇ = 62,7 kW
  2. 2. Q̇ = 95,1 kW
  3. 3. A = 5,941 m²
  4. 4. A = 0,4549 m²
  5. 5. A = 3,124 m²
  6. 6. A = 8,622 m²

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