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

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 135 auf 45 °C ab, während sich das kalte Fluid von 25 auf 105 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

T_h: 135 → 45 °CT_c: 25 → 105 °C

ΔT_lm = K

2.Leicht

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 105 auf 80 °C ab, während sich das kalte Fluid von 20 auf 50 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

T_h: 105 → 80 °CT_c: 20 → 50 °C

ΔT_lm = K

3.Mittel

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 470 kW. Das heiße Fluid kühlt von 120 auf 105 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 10 auf 65 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 1000 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 470 kWU = 1000 W/(m²·K)T_h: 120 → 105 °CT_c: 10 → 65 °C

A = m²

4.Mittel

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 150 kW. Seine Wärmeübertragungsfläche beträgt 3 m². Das heiße Fluid kühlt von 130 auf 110 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 30 auf 105 °C. Bestimme den Wärmedurchgangskoeffizienten U.

Q̇ = 150 kWA = 3 m²T_h: 130 → 110 °CT_c: 30 → 105 °C

U = W/(m²·K)

5.Schwer

In einem Doppelrohr-Wärmeübertrager im Gleichstrom strömt heißes Öl (0,3 kg/s, c_p = 2,3 kJ/(kg·K)) im Innenrohr und kühlt von 160 auf 125 °C ab. Wasser (0,2 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) tritt im Ringspalt mit 20 °C ein. Das Innenrohr hat 20 mm Durchmesser, und U = 400 W/(m²·K) ist auf diesen Durchmesser bezogen. Bestimme die nötige Rohrlänge L.

ṁ_h = 0,3 kg/sc_p,h = 2,3 kJ/(kg·K)T_h: 160 → 125 °Cṁ_c = 0,2 kg/sT_c,in = 20 °CD = 20 mmU = 400 W/(m²·K)

L = m

6.Schwer

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager haben beide Ströme denselben Wärmekapazitätsstrom, ṁ·c_p = 0,5 kW/K. Der heiße Strom tritt mit 145 °C ein, der kalte mit 30 °C. Der Wärmeübertrager hat A = 3 m² und U = 300 W/(m²·K). Bestimme die Austrittstemperatur T_h,out des heißen Stroms.

C_h = C_c = 0,5 kW/KT_h,in = 145 °CT_c,in = 30 °CA = 3 m²U = 300 W/(m²·K)

T_h,out = °C

Lösungsschlüssel

1. ΔT_lm = 24,66 K
2. ΔT_lm = 57,46 K
3. A = 6,422 m²
4. U = 1057 W/(m²·K)
5. L = 9,166 m
6. T_h,out = 71,07 °C

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