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 140 auf 115 °C ab, während sich das kalte Fluid von 15 auf 70 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

T_h: 140 → 115 °CT_c: 15 → 70 °C

ΔT_lm = K

2.Leicht

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 145 auf 120 °C ab, während sich das kalte Fluid von 25 auf 85 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

T_h: 145 → 120 °CT_c: 25 → 85 °C

ΔT_lm = K

3.Mittel

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 380 kW. Das heiße Fluid kühlt von 115 auf 80 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 10 auf 70 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 1000 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 380 kWU = 1000 W/(m²·K)T_h: 115 → 80 °CT_c: 10 → 70 °C

A = m²

4.Mittel

Ein Gleichstrom-Wärmeübertrager überträgt 420 kW. Das heiße Fluid kühlt von 100 auf 55 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 10 auf 45 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 1500 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 420 kWU = 1500 W/(m²·K)T_h: 100 → 55 °CT_c: 10 → 45 °C

A = m²

5.Schwer

Dampf kondensiert bei konstant 110 °C an der Außenseite der Rohre eines Kondensators mit 6 m² Wärmeübertragungsfläche und U = 1500 W/(m²·K). Kühlwasser (3 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) tritt mit 25 °C in die Rohre ein. Bestimme die Austrittstemperatur des Wassers T_c,out.

T_s = 110 °CA = 6 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 3 kg/sc_p = 4,18 kJ/(kg·K)T_c,in = 25 °C

T_c,out = °C

6.Schwer

Heißes Öl (1,5 kg/s, c_p = 2,1 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 85 auf 50 °C ab. Es erwärmt 1,5 kg/s Wasser (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 30 °C eintritt. Bestimme mit U = 300 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

ṁ_h = 1,5 kg/sc_p,h = 2,1 kJ/(kg·K)T_h: 85 → 50 °Cṁ_c = 1,5 kg/sc_p,c = 4,18 kJ/(kg·K)T_c,in = 30 °CU = 300 W/(m²·K)

A = m²

Lösungsschlüssel

1. ΔT_lm = 84,11 K
2. ΔT_lm = 76,16 K
3. A = 6,716 m²
4. A = 7,69 m²
5. T_c,out = 68,53 °C
6. A = 13,22 m²

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