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 165 auf 65 °C ab, während sich das kalte Fluid von 15 auf 80 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

T_h: 165 → 65 °CT_c: 15 → 80 °C

ΔT_lm = K

2.Leicht

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager hat eine Wärmeübertragungsfläche von 8 m² und einen Wärmedurchgangskoeffizienten von 1000 W/(m²·K). Das heiße Fluid kühlt von 115 auf 80 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 25 auf 65 °C. Bestimme den Wärmestrom Q̇.

A = 8 m²U = 1000 W/(m²·K)T_h: 115 → 80 °CT_c: 25 → 65 °C

Q̇ = kW

3.Mittel

Ein Gleichstrom-Wärmeübertrager überträgt 470 kW. Das heiße Fluid kühlt von 140 auf 95 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 10 auf 80 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 500 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 470 kWU = 500 W/(m²·K)T_h: 140 → 95 °CT_c: 10 → 80 °C

A = m²

4.Mittel

Ein Rohrbündel-Wärmeübertrager (ein Mantelgang, zwei Rohrgänge) soll 600 kW übertragen. Das heiße Fluid kühlt von 80 auf 30 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 15 auf 25 °C. Der LMTD-Korrekturfaktor für diese Anordnung ist F = 0,88, und U = 500 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 600 kWF = 0,88U = 500 W/(m²·K)T_h: 80 → 30 °CT_c: 15 → 25 °C

A = m²

5.Schwer

Heißes Öl (2 kg/s, c_p = 2,3 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 180 auf 45 °C ab. Es erwärmt 3 kg/s Wasser (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 10 °C eintritt. Bestimme mit U = 300 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

ṁ_h = 2 kg/sc_p,h = 2,3 kJ/(kg·K)T_h: 180 → 45 °Cṁ_c = 3 kg/sc_p,c = 4,18 kJ/(kg·K)T_c,in = 10 °CU = 300 W/(m²·K)

A = m²

6.Schwer

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager haben beide Ströme denselben Wärmekapazitätsstrom, ṁ·c_p = 1,5 kW/K. Der heiße Strom tritt mit 150 °C ein, der kalte mit 25 °C. Der Wärmeübertrager hat A = 3 m² und U = 800 W/(m²·K). Bestimme die Austrittstemperatur T_h,out des heißen Stroms.

C_h = C_c = 1,5 kW/KT_h,in = 150 °CT_c,in = 25 °CA = 3 m²U = 800 W/(m²·K)

T_h,out = °C

Lösungsschlüssel

1. ΔT_lm = 65,96 K
2. Q̇ = 419,7 kW
3. A = 17,65 m²
4. A = 44,29 m²
5. A = 29,93 m²
6. T_h,out = 73,08 °C

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