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 90 auf 60 °C ab, während sich das kalte Fluid von 10 auf 70 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

T_h: 90 → 60 °CT_c: 10 → 70 °C

ΔT_lm = K

2.Leicht

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 180 auf 120 °C ab, während sich das kalte Fluid von 15 auf 95 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

T_h: 180 → 120 °CT_c: 15 → 95 °C

ΔT_lm = K

3.Mittel

Ein Gleichstrom-Wärmeübertrager überträgt 80 kW. Das heiße Fluid kühlt von 105 auf 80 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 15 auf 30 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 500 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 80 kWU = 500 W/(m²·K)T_h: 105 → 80 °CT_c: 15 → 30 °C

A = m²

4.Mittel

Ein Gleichstrom-Wärmeübertrager überträgt 50 kW. Seine Wärmeübertragungsfläche beträgt 4 m². Das heiße Fluid kühlt von 100 auf 70 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 15 auf 65 °C. Bestimme den Wärmedurchgangskoeffizienten U.

Q̇ = 50 kWA = 4 m²T_h: 100 → 70 °CT_c: 15 → 65 °C

U = W/(m²·K)

5.Schwer

Heißes Öl (0,5 kg/s, c_p = 2,5 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 135 auf 90 °C ab. Es erwärmt 1 kg/s Wasser (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 30 °C eintritt. Bestimme mit U = 800 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

ṁ_h = 0,5 kg/sc_p,h = 2,5 kJ/(kg·K)T_h: 135 → 90 °Cṁ_c = 1 kg/sc_p,c = 4,18 kJ/(kg·K)T_c,in = 30 °CU = 800 W/(m²·K)

A = m²

6.Schwer

Dampf kondensiert bei konstant 120 °C an der Außenseite der Rohre eines Kondensators mit 8 m² Wärmeübertragungsfläche und U = 2500 W/(m²·K). Kühlwasser (2 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) tritt mit 10 °C in die Rohre ein. Bestimme die Austrittstemperatur des Wassers T_c,out.

T_s = 120 °CA = 8 m²U = 2500 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/sc_p = 4,18 kJ/(kg·K)T_c,in = 10 °C

T_c,out = °C

Lösungsschlüssel

1. ΔT_lm = 32,74 K
2. ΔT_lm = 94,65 K
3. A = 2,351 m²
4. U = 442,7 W/(m²·K)
5. A = 0,9417 m²
6. T_c,out = 109,9 °C

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