In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 145 auf 55 °C ab, während sich das kalte Fluid von 20 auf 70 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔTlm.
Arbeitsblatt Wärmeübertrager (LMTD) mit Lösungen
Heißes Öl (2 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 155 auf 85 °C ab. Es erwärmt 1,5 kg/s Wasser (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 15 °C eintritt. An die Umgebung geht keine Wärme verloren. Bestimme die Austrittstemperatur des Wassers Tc,out.
Ein Rohrbündel-Wärmeübertrager (ein Mantelgang, zwei Rohrgänge) soll 100 kW übertragen. Das heiße Fluid kühlt von 100 auf 50 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 25 auf 85 °C. Der LMTD-Korrekturfaktor für diese Anordnung ist F = 0,95, und U = 1000 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.
In einem Kondensator kondensiert Dampf bei konstant 100 °C an der Außenseite der Rohre. Kühlwasser (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) strömt durch die Rohre und erwärmt sich von 10 auf 70 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 2000 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.
In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager haben beide Ströme denselben Wärmekapazitätsstrom, ṁ·cp = 0,5 kW/K. Der heiße Strom tritt mit 150 °C ein, der kalte mit 10 °C. Der Wärmeübertrager hat A = 6 m² und U = 300 W/(m²·K). Bestimme die Austrittstemperatur Th,out des heißen Stroms.
Heißes Öl (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 175 auf 50 °C ab. Es erwärmt 1,5 kg/s Wasser (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 20 °C eintritt. Bestimme mit U = 200 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.
Lösungsschlüssel
- 1. ΔTlm = 52,48 K
- 2. Tc,out = 70,82 °C
- 3. A = 5,377 m²
- 4. A = 3,444 m²
- 5. Th,out = 40,43 °C
- 6. A = 64,47 m²
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