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 130 auf 45 °C ab, während sich das kalte Fluid von 10 auf 110 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

T_h: 130 → 45 °CT_c: 10 → 110 °C

ΔT_lm = K

2.Leicht

In einem Gleichstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 175 auf 70 °C ab, während sich das kalte Fluid von 10 auf 20 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

T_h: 175 → 70 °CT_c: 10 → 20 °C

ΔT_lm = K

3.Mittel

Ein Rohrbündel-Wärmeübertrager (ein Mantelgang, zwei Rohrgänge) soll 240 kW übertragen. Das heiße Fluid kühlt von 80 auf 60 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 10 auf 55 °C. Der LMTD-Korrekturfaktor für diese Anordnung ist F = 0,92, und U = 300 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 240 kWF = 0,92U = 300 W/(m²·K)T_h: 80 → 60 °CT_c: 10 → 55 °C

A = m²

4.Mittel

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 370 kW. Seine Wärmeübertragungsfläche beträgt 10 m². Das heiße Fluid kühlt von 130 auf 60 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 20 auf 80 °C. Bestimme den Wärmedurchgangskoeffizienten U.

Q̇ = 370 kWA = 10 m²T_h: 130 → 60 °CT_c: 20 → 80 °C

U = W/(m²·K)

5.Schwer

Heißes Öl (1,5 kg/s, c_p = 2,5 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 160 auf 125 °C ab. Es erwärmt 0,5 kg/s Wasser (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 10 °C eintritt. Bestimme mit U = 500 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

ṁ_h = 1,5 kg/sc_p,h = 2,5 kJ/(kg·K)T_h: 160 → 125 °Cṁ_c = 0,5 kg/sc_p,c = 4,18 kJ/(kg·K)T_c,in = 10 °CU = 500 W/(m²·K)

A = m²

6.Schwer

In einem Doppelrohr-Wärmeübertrager im Gegenstrom strömt heißes Öl (0,8 kg/s, c_p = 2,3 kJ/(kg·K)) im Innenrohr und kühlt von 140 auf 75 °C ab. Wasser (1 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) tritt im Ringspalt mit 25 °C ein. Das Innenrohr hat 50 mm Durchmesser, und U = 500 W/(m²·K) ist auf diesen Durchmesser bezogen. Bestimme die nötige Rohrlänge L.

ṁ_h = 0,8 kg/sc_p,h = 2,3 kJ/(kg·K)T_h: 140 → 75 °Cṁ_c = 1 kg/sT_c,in = 25 °CD = 50 mmU = 500 W/(m²·K)

L = m

Lösungsschlüssel

1. ΔT_lm = 26,8 K
2. ΔT_lm = 96,32 K
3. A = 24,11 m²
4. U = 825,6 W/(m²·K)
5. A = 2,613 m²
6. L = 22,88 m

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