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.

Neues ArbeitsblattOnline mit Tipps üben

Für Lehrkräfte: kostenlos ausdrucken, kopieren und im Unterricht verwenden. Jedes neue Arbeitsblatt hat neue Werte und einen eigenen Lösungsschlüssel. Über einen Link zu ExamProblems auf Ihrer Kursseite freuen wir uns.

Name: ____________________   Datum: ____________

1.Leicht

In einem Wärmeübertrager werden 2 kg/s Leichtöl (cp = 2,1 kJ/(kg·K)) von 75 auf 30 °C abgekühlt. Bestimme den Wärmestrom Q̇.

ṁ = 2 kg/scp = 2,1 kJ/(kg·K)T: 75 → 30 °C
Q̇ = kW
2.Leicht
LängeT100 °C50 °C50 °C15 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 100 auf 50 °C ab, während sich das kalte Fluid von 15 auf 50 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔTlm.

Th: 100 → 50 °CTc: 15 → 50 °C
ΔTlm = K
3.Mittel
LängeT170 °C120 °C10 °C110 °CΔT₁ΔT₂Gleichstrom

Ein Gleichstrom-Wärmeübertrager überträgt 180 kW. Das heiße Fluid kühlt von 170 auf 120 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 10 auf 110 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 1000 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 180 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 170 → 120 °CTc: 10 → 110 °C
A = m²
4.Mittel
LängeT115 °C30 °C75 °C15 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 270 kW. Das heiße Fluid kühlt von 115 auf 30 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 15 auf 75 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 200 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 270 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 115 → 30 °CTc: 15 → 75 °C
A = m²
5.Schwer
LängeT175 °C90 °C121,7 °C20 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Heißes Öl (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 175 auf 90 °C ab. Es erwärmt 0,5 kg/s Wasser (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 20 °C eintritt. Bestimme mit U = 1500 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 175 → 90 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.Schwer
LängeT130 °C??15 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager haben beide Ströme denselben Wärmekapazitätsstrom, ṁ·cp = 3 kW/K. Der heiße Strom tritt mit 130 °C ein, der kalte mit 15 °C. Der Wärmeübertrager hat A = 5 m² und U = 300 W/(m²·K). Bestimme die Austrittstemperatur Th,out des heißen Stroms.

Ch = Cc = 3 kW/KTh,in = 130 °CTc,in = 15 °CA = 5 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C

Lösungsschlüssel

  1. 1. Q̇ = 189 kW
  2. 2. ΔTlm = 42,06 K
  3. 3. A = 3,327 m²
  4. 4. A = 52,96 m²
  5. 5. A = 2,312 m²
  6. 6. Th,out = 91,67 °C

Vollständige Schritt-für-Schritt-Lösungen: Übe dieses Thema auf examproblems.com.