1.Leicht
In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 140 auf 105 °C ab, während sich das kalte Fluid von 15 auf 35 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔTlm.
Th: 140 → 105 °CTc: 15 → 35 °C
ΔTlm = K
Arbeitsblatt Wärmeübertrager (LMTD) mit Lösungen
2.Leicht
Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager hat eine Wärmeübertragungsfläche von 20 m² und einen Wärmedurchgangskoeffizienten von 500 W/(m²·K). Das heiße Fluid kühlt von 120 auf 45 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 30 auf 110 °C. Bestimme den Wärmestrom Q̇.
A = 20 m²U = 500 W/(m²·K)Th: 120 → 45 °CTc: 30 → 110 °C
Q̇ = kW
3.Mittel
Ein Rohrbündel-Wärmeübertrager (ein Mantelgang, zwei Rohrgänge) soll 70 kW übertragen. Das heiße Fluid kühlt von 95 auf 80 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 20 auf 45 °C. Der LMTD-Korrekturfaktor für diese Anordnung ist F = 0,85, und U = 800 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.
Q̇ = 70 kWF = 0,85U = 800 W/(m²·K)Th: 95 → 80 °CTc: 20 → 45 °C
A = m²
4.Mittel
Ein Rohrbündel-Wärmeübertrager (ein Mantelgang, zwei Rohrgänge) soll 470 kW übertragen. Das heiße Fluid kühlt von 105 auf 50 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 15 auf 35 °C. Der LMTD-Korrekturfaktor für diese Anordnung ist F = 0,88, und U = 800 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.
Q̇ = 470 kWF = 0,88U = 800 W/(m²·K)Th: 105 → 50 °CTc: 15 → 35 °C
A = m²
5.Schwer
In einem Doppelrohr-Wärmeübertrager im Gleichstrom strömt heißes Öl (0,2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) im Innenrohr und kühlt von 110 auf 70 °C ab. Wasser (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) tritt im Ringspalt mit 15 °C ein. Das Innenrohr hat 25 mm Durchmesser, und U = 250 W/(m²·K) ist auf diesen Durchmesser bezogen. Bestimme die nötige Rohrlänge L.
ṁh = 0,2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 110 → 70 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 15 °CD = 25 mmU = 250 W/(m²·K)
L = m
6.Schwer
Heißes Öl (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 165 auf 85 °C ab. Es erwärmt 3 kg/s Wasser (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 25 °C eintritt. Bestimme mit U = 1000 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.
ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 165 → 85 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
Lösungsschlüssel
- 1. ΔTlm = 97,31 K
- 2. Q̇ = 123,3 kW
- 3. A = 1,877 m²
- 4. A = 13,22 m²
- 5. L = 12,1 m
- 6. A = 4,447 m²
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