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 170 auf 90 °C ab, während sich das kalte Fluid von 25 auf 95 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

T_h: 170 → 90 °CT_c: 25 → 95 °C

ΔT_lm = K

2.Leicht

In einem Gleichstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 160 auf 125 °C ab, während sich das kalte Fluid von 15 auf 35 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

T_h: 160 → 125 °CT_c: 15 → 35 °C

ΔT_lm = K

3.Mittel

Ein Rohrbündel-Wärmeübertrager (ein Mantelgang, zwei Rohrgänge) soll 370 kW übertragen. Das heiße Fluid kühlt von 180 auf 120 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 30 auf 75 °C. Der LMTD-Korrekturfaktor für diese Anordnung ist F = 0,95, und U = 500 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 370 kWF = 0,95U = 500 W/(m²·K)T_h: 180 → 120 °CT_c: 30 → 75 °C

A = m²

4.Mittel

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 420 kW. Seine Wärmeübertragungsfläche beträgt 8 m². Das heiße Fluid kühlt von 90 auf 60 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 25 auf 60 °C. Bestimme den Wärmedurchgangskoeffizienten U.

Q̇ = 420 kWA = 8 m²T_h: 90 → 60 °CT_c: 25 → 60 °C

U = W/(m²·K)

5.Schwer

Dampf kondensiert bei konstant 140 °C an der Außenseite der Rohre eines Kondensators mit 2 m² Wärmeübertragungsfläche und U = 1000 W/(m²·K). Kühlwasser (1,5 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) tritt mit 15 °C in die Rohre ein. Bestimme die Austrittstemperatur des Wassers T_c,out.

T_s = 140 °CA = 2 m²U = 1000 W/(m²·K)ṁ = 1,5 kg/sc_p = 4,18 kJ/(kg·K)T_c,in = 15 °C

T_c,out = °C

6.Schwer

In einem Doppelrohr-Wärmeübertrager im Gegenstrom strömt heißes Öl (1 kg/s, c_p = 2,3 kJ/(kg·K)) im Innenrohr und kühlt von 90 auf 60 °C ab. Wasser (0,3 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) tritt im Ringspalt mit 10 °C ein. Das Innenrohr hat 25 mm Durchmesser, und U = 200 W/(m²·K) ist auf diesen Durchmesser bezogen. Bestimme die nötige Rohrlänge L.

ṁ_h = 1 kg/sc_p,h = 2,3 kJ/(kg·K)T_h: 90 → 60 °Cṁ_c = 0,3 kg/sT_c,in = 10 °CD = 25 mmU = 200 W/(m²·K)

L = m

Lösungsschlüssel

1. ΔT_lm = 69,88 K
2. ΔT_lm = 115,3 K
3. A = 8,005 m²
4. U = 1619 W/(m²·K)
5. T_c,out = 49,14 °C
6. L = 121,8 m

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