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 95 auf 75 °C ab, während sich das kalte Fluid von 30 auf 70 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

T_h: 95 → 75 °CT_c: 30 → 70 °C

ΔT_lm = K

2.Leicht

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 115 auf 30 °C ab, während sich das kalte Fluid von 15 auf 30 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

T_h: 115 → 30 °CT_c: 15 → 30 °C

ΔT_lm = K

3.Mittel

Ein Gleichstrom-Wärmeübertrager überträgt 160 kW. Das heiße Fluid kühlt von 125 auf 105 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 30 auf 70 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 1500 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 160 kWU = 1500 W/(m²·K)T_h: 125 → 105 °CT_c: 30 → 70 °C

A = m²

4.Mittel

Ein Gleichstrom-Wärmeübertrager überträgt 410 kW. Seine Wärmeübertragungsfläche beträgt 25 m². Das heiße Fluid kühlt von 130 auf 55 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 30 auf 50 °C. Bestimme den Wärmedurchgangskoeffizienten U.

Q̇ = 410 kWA = 25 m²T_h: 130 → 55 °CT_c: 30 → 50 °C

U = W/(m²·K)

5.Schwer

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager haben beide Ströme denselben Wärmekapazitätsstrom, ṁ·c_p = 1 kW/K. Der heiße Strom tritt mit 80 °C ein, der kalte mit 15 °C. Der Wärmeübertrager hat A = 4 m² und U = 800 W/(m²·K). Bestimme die Austrittstemperatur T_h,out des heißen Stroms.

C_h = C_c = 1 kW/KT_h,in = 80 °CT_c,in = 15 °CA = 4 m²U = 800 W/(m²·K)

T_h,out = °C

6.Schwer

Heißes Öl (2 kg/s, c_p = 2,1 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 80 auf 55 °C ab. Es erwärmt 3 kg/s Wasser (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 10 °C eintritt. Bestimme mit U = 200 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

ṁ_h = 2 kg/sc_p,h = 2,1 kJ/(kg·K)T_h: 80 → 55 °Cṁ_c = 3 kg/sc_p,c = 4,18 kJ/(kg·K)T_c,in = 10 °CU = 200 W/(m²·K)

A = m²

Lösungsschlüssel

1. ΔT_lm = 34,03 K
2. ΔT_lm = 40,36 K
3. A = 1,775 m²
4. U = 517,2 W/(m²·K)
5. T_h,out = 30,48 °C
6. A = 9,928 m²

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