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
LängeT155 °C85 °C80 °C20 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 155 auf 85 °C ab, während sich das kalte Fluid von 20 auf 80 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔTlm.

Th: 155 → 85 °CTc: 20 → 80 °C
ΔTlm = K
2.Leicht
LängeT165 °C110 °C30 °C50 °CΔT₁ΔT₂Gleichstrom

In einem Gleichstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 165 auf 110 °C ab, während sich das kalte Fluid von 30 auf 50 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔTlm.

Th: 165 → 110 °CTc: 30 → 50 °C
ΔTlm = K
3.Mittel
LängeT130 °C115 °C95 °C15 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 200 kW. Das heiße Fluid kühlt von 130 auf 115 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 15 auf 95 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 1500 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 200 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 130 → 115 °CTc: 15 → 95 °C
A = m²
4.Mittel
LängeT105 °C70 °C65 °C20 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 90 kW. Das heiße Fluid kühlt von 105 auf 70 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 20 auf 65 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 300 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 90 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 105 → 70 °CTc: 20 → 65 °C
A = m²
5.Schwer
LängeT90 °C??15 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager haben beide Ströme denselben Wärmekapazitätsstrom, ṁ·cp = 1,5 kW/K. Der heiße Strom tritt mit 90 °C ein, der kalte mit 15 °C. Der Wärmeübertrager hat A = 1,5 m² und U = 300 W/(m²·K). Bestimme die Austrittstemperatur Th,out des heißen Stroms.

Ch = Cc = 1,5 kW/KTh,in = 90 °CTc,in = 15 °CA = 1,5 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Schwer
LängeT130 °C30 °C?ΔT₁ΔT₂kondensierender Dampf

Dampf kondensiert bei konstant 130 °C an der Außenseite der Rohre eines Kondensators mit 2 m² Wärmeübertragungsfläche und U = 1500 W/(m²·K). Kühlwasser (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) tritt mit 30 °C in die Rohre ein. Bestimme die Austrittstemperatur des Wassers Tc,out.

Ts = 130 °CA = 2 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 0,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C

Lösungsschlüssel

  1. 1. ΔTlm = 69,88 K
  2. 2. ΔTlm = 92,49 K
  3. 3. A = 2,153 m²
  4. 4. A = 6,694 m²
  5. 5. Th,out = 72,69 °C
  6. 6. Tc,out = 106,2 °C

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