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
LängeT175 °C160 °C45 °C20 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager hat eine Wärmeübertragungsfläche von 0,5 m² und einen Wärmedurchgangskoeffizienten von 1500 W/(m²·K). Das heiße Fluid kühlt von 175 auf 160 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 20 auf 45 °C. Bestimme den Wärmestrom Q̇.

A = 0,5 m²U = 1500 W/(m²·K)Th: 175 → 160 °CTc: 20 → 45 °C
Q̇ = kW
2.Leicht
LängeT110 °C65 °C95 °C30 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 110 auf 65 °C ab, während sich das kalte Fluid von 30 auf 95 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔTlm.

Th: 110 → 65 °CTc: 30 → 95 °C
ΔTlm = K
3.Mittel
LängeT160 °C120 °C30 °C65 °CΔT₁ΔT₂Gleichstrom

Ein Gleichstrom-Wärmeübertrager überträgt 420 kW. Das heiße Fluid kühlt von 160 auf 120 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 30 auf 65 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 800 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 420 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 160 → 120 °CTc: 30 → 65 °C
A = m²
4.Mittel
LängeT95 °C35 °C85 °C20 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Rohrbündel-Wärmeübertrager (ein Mantelgang, zwei Rohrgänge) soll 340 kW übertragen. Das heiße Fluid kühlt von 95 auf 35 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 20 auf 85 °C. Der LMTD-Korrekturfaktor für diese Anordnung ist F = 0,8, und U = 800 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 340 kWF = 0,8U = 800 W/(m²·K)Th: 95 → 35 °CTc: 20 → 85 °C
A = m²
5.Schwer
LängeT175 °C60 °C98,78 °C30 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Heißes Öl (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 175 auf 60 °C ab. Es erwärmt 1,5 kg/s Wasser (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 30 °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: 175 → 60 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.Schwer
LängeT100 °C70 °C46,91 °C20 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Heißes Öl (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 100 auf 70 °C ab. Es erwärmt 1 kg/s Wasser (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 20 °C eintritt. Bestimme mit U = 1000 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 100 → 70 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²

Lösungsschlüssel

  1. 1. Q̇ = 101,2 kW
  2. 2. ΔTlm = 23,6 K
  3. 3. A = 6,021 m²
  4. 4. A = 43,08 m²
  5. 5. A = 43,5 m²
  6. 6. A = 2,183 m²

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