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 110 auf 35 °C ab, während sich das kalte Fluid von 10 auf 80 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

T_h: 110 → 35 °CT_c: 10 → 80 °C

ΔT_lm = K

2.Leicht

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 180 auf 25 °C ab, während sich das kalte Fluid von 10 auf 20 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

T_h: 180 → 25 °CT_c: 10 → 20 °C

ΔT_lm = K

3.Mittel

Ein Gleichstrom-Wärmeübertrager überträgt 60 kW. Das heiße Fluid kühlt von 105 auf 45 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 10 auf 30 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 200 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 60 kWU = 200 W/(m²·K)T_h: 105 → 45 °CT_c: 10 → 30 °C

A = m²

4.Mittel

Ein Gleichstrom-Wärmeübertrager überträgt 140 kW. Das heiße Fluid kühlt von 180 auf 140 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 10 auf 65 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 1000 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 140 kWU = 1000 W/(m²·K)T_h: 180 → 140 °CT_c: 10 → 65 °C

A = m²

5.Schwer

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager haben beide Ströme denselben Wärmekapazitätsstrom, ṁ·c_p = 3 kW/K. Der heiße Strom tritt mit 85 °C ein, der kalte mit 15 °C. Der Wärmeübertrager hat A = 5 m² und U = 200 W/(m²·K). Bestimme die Austrittstemperatur T_h,out des heißen Stroms.

C_h = C_c = 3 kW/KT_h,in = 85 °CT_c,in = 15 °CA = 5 m²U = 200 W/(m²·K)

T_h,out = °C

6.Schwer

In einem Doppelrohr-Wärmeübertrager im Gegenstrom strömt heißes Öl (0,3 kg/s, c_p = 2,3 kJ/(kg·K)) im Innenrohr und kühlt von 95 auf 55 °C ab. Wasser (0,5 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) tritt im Ringspalt mit 15 °C ein. Das Innenrohr hat 20 mm Durchmesser, und U = 250 W/(m²·K) ist auf diesen Durchmesser bezogen. Bestimme die nötige Rohrlänge L.

ṁ_h = 0,3 kg/sc_p,h = 2,3 kJ/(kg·K)T_h: 95 → 55 °Cṁ_c = 0,5 kg/sT_c,in = 15 °CD = 20 mmU = 250 W/(m²·K)

L = m

Lösungsschlüssel

1. ΔT_lm = 27,42 K
2. ΔT_lm = 61,26 K
3. A = 6,922 m²
4. A = 1,206 m²
5. T_h,out = 67,5 °C
6. L = 33,62 m

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