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
LängeT100 °C65 °C45 °C20 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager hat eine Wärmeübertragungsfläche von 2,5 m² und einen Wärmedurchgangskoeffizienten von 500 W/(m²·K). Das heiße Fluid kühlt von 100 auf 65 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 20 auf 45 °C. Bestimme den Wärmestrom Q̇.

A = 2,5 m²U = 500 W/(m²·K)Th: 100 → 65 °CTc: 20 → 45 °C
Q̇ = kW
2.Leicht
LängeT165 °C95 °C30 °C20 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 165 auf 95 °C ab, während sich das kalte Fluid von 20 auf 30 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔTlm.

Th: 165 → 95 °CTc: 20 → 30 °C
ΔTlm = K
3.Mittel
LängeT120 °C80 °C65 °C15 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 280 kW. Das heiße Fluid kühlt von 120 auf 80 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 15 auf 65 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 200 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 280 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 120 → 80 °CTc: 15 → 65 °C
A = m²
4.Mittel
LängeT115 °C65 °C85 °C15 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 80 kW. Das heiße Fluid kühlt von 115 auf 65 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 15 auf 85 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 1000 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 80 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 115 → 65 °CTc: 15 → 85 °C
A = m²
5.Schwer
LängeT105 °C50 °C?25 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Doppelrohr-Wärmeübertrager im Gegenstrom strömt heißes Öl (0,3 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) im Innenrohr und kühlt von 105 auf 50 °C ab. Wasser (0,3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) tritt im Ringspalt mit 25 °C ein. Das Innenrohr hat 20 mm Durchmesser, und U = 200 W/(m²·K) ist auf diesen Durchmesser bezogen. Bestimme die nötige Rohrlänge L.

ṁh = 0,3 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 105 → 50 °Cṁc = 0,3 kg/sTc,in = 25 °CD = 20 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m
6.Schwer
LängeT135 °C75 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂Gleichstrom

In einem Doppelrohr-Wärmeübertrager im Gleichstrom strömt heißes Öl (0,3 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) im Innenrohr und kühlt von 135 auf 75 °C ab. Wasser (0,8 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) tritt im Ringspalt mit 25 °C ein. Das Innenrohr hat 50 mm Durchmesser, und U = 300 W/(m²·K) ist auf diesen Durchmesser bezogen. Bestimme die nötige Rohrlänge L.

ṁh = 0,3 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 135 → 75 °Cṁc = 0,8 kg/sTc,in = 25 °CD = 50 mmU = 300 W/(m²·K)
L = m

Lösungsschlüssel

  1. 1. Q̇ = 62,29 kW
  2. 2. ΔTlm = 102,1 K
  3. 3. A = 23,39 m²
  4. 4. A = 2,043 m²
  5. 5. L = 94,07 m
  6. 6. L = 13,02 m

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