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 180 auf 105 °C ab, während sich das kalte Fluid von 30 auf 85 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

T_h: 180 → 105 °CT_c: 30 → 85 °C

ΔT_lm = K

2.Leicht

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 160 auf 100 °C ab, während sich das kalte Fluid von 20 auf 85 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

T_h: 160 → 100 °CT_c: 20 → 85 °C

ΔT_lm = K

3.Mittel

In einem Kondensator kondensiert Dampf bei konstant 140 °C an der Außenseite der Rohre. Kühlwasser (4 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) strömt durch die Rohre und erwärmt sich von 25 auf 45 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 3500 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

T_s = 140 °Cṁ = 4 kg/sc_p = 4,18 kJ/(kg·K)T_c: 25 → 45 °CU = 3500 W/(m²·K)

A = m²

4.Mittel

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 160 kW. Seine Wärmeübertragungsfläche beträgt 2 m². Das heiße Fluid kühlt von 80 auf 65 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 25 auf 45 °C. Bestimme den Wärmedurchgangskoeffizienten U.

Q̇ = 160 kWA = 2 m²T_h: 80 → 65 °CT_c: 25 → 45 °C

U = W/(m²·K)

5.Schwer

Heißes Öl (1 kg/s, c_p = 2,3 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 150 auf 30 °C ab. Es erwärmt 1 kg/s Wasser (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 10 °C eintritt. Bestimme mit U = 500 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

ṁ_h = 1 kg/sc_p,h = 2,3 kJ/(kg·K)T_h: 150 → 30 °Cṁ_c = 1 kg/sc_p,c = 4,18 kJ/(kg·K)T_c,in = 10 °CU = 500 W/(m²·K)

A = m²

6.Schwer

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager haben beide Ströme denselben Wärmekapazitätsstrom, ṁ·c_p = 0,5 kW/K. Der heiße Strom tritt mit 80 °C ein, der kalte mit 25 °C. Der Wärmeübertrager hat A = 1,5 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 = 80 °CT_c,in = 25 °CA = 1,5 m²U = 300 W/(m²·K)

T_h,out = °C

Lösungsschlüssel

1. ΔT_lm = 84,61 K
2. ΔT_lm = 77,47 K
3. A = 0,9127 m²
4. U = 2137 W/(m²·K)
5. A = 13,38 m²
6. T_h,out = 53,95 °C

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