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
LängeT160 °C125 °C30 °C80 °CΔT₁ΔT₂Gleichstrom

In einem Gleichstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 160 auf 125 °C ab, während sich das kalte Fluid von 30 auf 80 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔTlm.

Th: 160 → 125 °CTc: 30 → 80 °C
ΔTlm = K
2.Leicht
LängeT135 °C40 °C95 °C20 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 135 auf 40 °C ab, während sich das kalte Fluid von 20 auf 95 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔTlm.

Th: 135 → 40 °CTc: 20 → 95 °C
ΔTlm = K
3.Mittel
LängeT125 °C65 °C25 °C35 °CΔT₁ΔT₂Gleichstrom

Ein Gleichstrom-Wärmeübertrager überträgt 410 kW. Das heiße Fluid kühlt von 125 auf 65 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 25 auf 35 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 800 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 410 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 125 → 65 °CTc: 25 → 35 °C
A = m²
4.Mittel
LängeT140 °C65 °C125 °C30 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Rohrbündel-Wärmeübertrager (ein Mantelgang, zwei Rohrgänge) soll 790 kW übertragen. Das heiße Fluid kühlt von 140 auf 65 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 30 auf 125 °C. Der LMTD-Korrekturfaktor für diese Anordnung ist F = 0,92, und U = 800 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 790 kWF = 0,92U = 800 W/(m²·K)Th: 140 → 65 °CTc: 30 → 125 °C
A = m²
5.Schwer
LängeT165 °C100 °C128 °C30 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Heißes Öl (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 165 auf 100 °C ab. Es erwärmt 0,5 kg/s Wasser (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 30 °C eintritt. Bestimme mit U = 300 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 165 → 100 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
6.Schwer
LängeT80 °C45 °C35,47 °C25 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Heißes Öl (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 80 auf 45 °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 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 80 → 45 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²

Lösungsschlüssel

  1. 1. ΔTlm = 80,12 K
  2. 2. ΔTlm = 28,85 K
  3. 3. A = 8,815 m²
  4. 4. A = 45,47 m²
  5. 5. A = 13,18 m²
  6. 6. A = 3,569 m²

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