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
LängeT155 °C125 °C90 °C25 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 155 auf 125 °C ab, während sich das kalte Fluid von 25 auf 90 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔTlm.

Th: 155 → 125 °CTc: 25 → 90 °C
ΔTlm = K
2.Leicht
LängeT140 °C95 °C?15 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Heißes Öl (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 140 auf 95 °C ab. Es erwärmt 2 kg/s Wasser (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 15 °C eintritt. An die Umgebung geht keine Wärme verloren. Bestimme die Austrittstemperatur des Wassers Tc,out.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 140 → 95 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
3.Mittel
LängeT115 °C90 °C85 °C15 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 350 kW. Das heiße Fluid kühlt von 115 auf 90 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 15 auf 85 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 300 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 350 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 115 → 90 °CTc: 15 → 85 °C
A = m²
4.Mittel
LängeT165 °C130 °C140 °C20 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 240 kW. Seine Wärmeübertragungsfläche beträgt 8 m². Das heiße Fluid kühlt von 165 auf 130 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 20 auf 140 °C. Bestimme den Wärmedurchgangskoeffizienten U.

Q̇ = 240 kWA = 8 m²Th: 165 → 130 °CTc: 20 → 140 °C
U = W/(m²·K)
5.Schwer
LängeT125 °C95 °C38,46 °C25 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Heißes Öl (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 125 auf 95 °C ab. Es erwärmt 2 kg/s Wasser (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 25 °C eintritt. Bestimme mit U = 200 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 125 → 95 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.Schwer
LängeT165 °C45 °C35,1 °C15 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Heißes Öl (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 165 auf 45 °C ab. Es erwärmt 1,5 kg/s Wasser (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 15 °C eintritt. Bestimme mit U = 300 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 165 → 45 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

Lösungsschlüssel

  1. 1. ΔTlm = 81,25 K
  2. 2. Tc,out = 33,57 °C
  3. 3. A = 23,76 m²
  4. 4. U = 522,9 W/(m²·K)
  5. 5. A = 7,213 m²
  6. 6. A = 6,161 m²

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