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 80 auf 40 °C ab, während sich das kalte Fluid von 20 auf 30 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

T_h: 80 → 40 °CT_c: 20 → 30 °C

ΔT_lm = K

2.Leicht

In einem Gleichstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 85 auf 55 °C ab, während sich das kalte Fluid von 25 auf 50 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

T_h: 85 → 55 °CT_c: 25 → 50 °C

ΔT_lm = K

3.Mittel

Ein Gleichstrom-Wärmeübertrager überträgt 440 kW. Seine Wärmeübertragungsfläche beträgt 2,5 m². Das heiße Fluid kühlt von 155 auf 85 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 30 auf 80 °C. Bestimme den Wärmedurchgangskoeffizienten U.

Q̇ = 440 kWA = 2,5 m²T_h: 155 → 85 °CT_c: 30 → 80 °C

U = W/(m²·K)

4.Mittel

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 220 kW. Das heiße Fluid kühlt von 100 auf 55 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 10 auf 20 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 800 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 220 kWU = 800 W/(m²·K)T_h: 100 → 55 °CT_c: 10 → 20 °C

A = m²

5.Schwer

Heißes Öl (1,5 kg/s, c_p = 2,3 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 135 auf 105 °C ab. Es erwärmt 0,5 kg/s Wasser (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 25 °C eintritt. Bestimme mit U = 1000 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

ṁ_h = 1,5 kg/sc_p,h = 2,3 kJ/(kg·K)T_h: 135 → 105 °Cṁ_c = 0,5 kg/sc_p,c = 4,18 kJ/(kg·K)T_c,in = 25 °CU = 1000 W/(m²·K)

A = m²

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 130 auf 85 °C ab. Wasser (0,5 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) tritt im Ringspalt mit 20 °C ein. Das Innenrohr hat 40 mm Durchmesser, und U = 300 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: 130 → 85 °Cṁ_c = 0,5 kg/sT_c,in = 20 °CD = 40 mmU = 300 W/(m²·K)

L = m

Lösungsschlüssel

1. ΔT_lm = 32,74 K
2. ΔT_lm = 22,13 K
3. U = 4721 W/(m²·K)
4. A = 4,521 m²
5. A = 1,483 m²
6. L = 10,41 m

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