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
LängeT110 °C55 °C100 °C10 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager hat eine Wärmeübertragungsfläche von 0,5 m² und einen Wärmedurchgangskoeffizienten von 300 W/(m²·K). Das heiße Fluid kühlt von 110 auf 55 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 10 auf 100 °C. Bestimme den Wärmestrom Q̇.

A = 0,5 m²U = 300 W/(m²·K)Th: 110 → 55 °CTc: 10 → 100 °C
Q̇ = kW
2.Leicht
LängeT105 °C80 °C70 °C30 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager hat eine Wärmeübertragungsfläche von 2 m² und einen Wärmedurchgangskoeffizienten von 1000 W/(m²·K). Das heiße Fluid kühlt von 105 auf 80 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 30 auf 70 °C. Bestimme den Wärmestrom Q̇.

A = 2 m²U = 1000 W/(m²·K)Th: 105 → 80 °CTc: 30 → 70 °C
Q̇ = kW
3.Mittel
LängeT140 °C45 °C80 °C20 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 440 kW. Das heiße Fluid kühlt von 140 auf 45 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 20 auf 80 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 500 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 440 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 140 → 45 °CTc: 20 → 80 °C
A = m²
4.Mittel
LängeT160 °C65 °C105 °C25 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 110 kW. Das heiße Fluid kühlt von 160 auf 65 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 25 auf 105 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 1000 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 110 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 160 → 65 °CTc: 25 → 105 °C
A = m²
5.Schwer
LängeT170 °C??30 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager haben beide Ströme denselben Wärmekapazitätsstrom, ṁ·cp = 3 kW/K. Der heiße Strom tritt mit 170 °C ein, der kalte mit 30 °C. Der Wärmeübertrager hat A = 1,5 m² und U = 800 W/(m²·K). Bestimme die Austrittstemperatur Th,out des heißen Stroms.

Ch = Cc = 3 kW/KTh,in = 170 °CTc,in = 30 °CA = 1,5 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Schwer
LängeT150 °C90 °C35,1 °C15 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Heißes Öl (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 150 auf 90 °C ab. Es erwärmt 1,5 kg/s Wasser (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 15 °C eintritt. Bestimme mit U = 500 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 150 → 90 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²

Lösungsschlüssel

  1. 1. Q̇ = 3,491 kW
  2. 2. Q̇ = 84,11 kW
  3. 3. A = 22,01 m²
  4. 4. A = 2,335 m²
  5. 5. Th,out = 130 °C
  6. 6. A = 2,694 m²

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