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 115 auf 45 °C ab, während sich das kalte Fluid von 15 auf 45 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

T_h: 115 → 45 °CT_c: 15 → 45 °C

ΔT_lm = K

2.Leicht

In einem Gleichstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 140 auf 120 °C ab, während sich das kalte Fluid von 10 auf 80 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

T_h: 140 → 120 °CT_c: 10 → 80 °C

ΔT_lm = K

3.Mittel

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 170 kW. Seine Wärmeübertragungsfläche beträgt 6 m². Das heiße Fluid kühlt von 160 auf 45 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 10 auf 40 °C. Bestimme den Wärmedurchgangskoeffizienten U.

Q̇ = 170 kWA = 6 m²T_h: 160 → 45 °CT_c: 10 → 40 °C

U = W/(m²·K)

4.Mittel

Ein Gleichstrom-Wärmeübertrager überträgt 410 kW. Das heiße Fluid kühlt von 90 auf 65 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 15 auf 35 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 1500 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 410 kWU = 1500 W/(m²·K)T_h: 90 → 65 °CT_c: 15 → 35 °C

A = m²

5.Schwer

In einem Doppelrohr-Wärmeübertrager im Gleichstrom strömt heißes Öl (0,5 kg/s, c_p = 2,3 kJ/(kg·K)) im Innenrohr und kühlt von 120 auf 70 °C ab. Wasser (1,5 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) tritt im Ringspalt mit 10 °C ein. Das Innenrohr hat 40 mm Durchmesser, und U = 400 W/(m²·K) ist auf diesen Durchmesser bezogen. Bestimme die nötige Rohrlänge L.

ṁ_h = 0,5 kg/sc_p,h = 2,3 kJ/(kg·K)T_h: 120 → 70 °Cṁ_c = 1,5 kg/sT_c,in = 10 °CD = 40 mmU = 400 W/(m²·K)

L = m

6.Schwer

Heißes Öl (1,5 kg/s, c_p = 2,1 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 95 auf 60 °C ab. Es erwärmt 3 kg/s Wasser (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 25 °C eintritt. Bestimme mit U = 300 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

ṁ_h = 1,5 kg/sc_p,h = 2,1 kJ/(kg·K)T_h: 95 → 60 °Cṁ_c = 3 kg/sc_p,c = 4,18 kJ/(kg·K)T_c,in = 25 °CU = 300 W/(m²·K)

A = m²

Lösungsschlüssel

1. ΔT_lm = 47,21 K
2. ΔT_lm = 76,36 K
3. U = 410,7 W/(m²·K)
4. A = 5,566 m²
5. L = 14,92 m
6. A = 7,838 m²

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