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
LängeT80 °C55 °C60 °C25 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 80 auf 55 °C ab, während sich das kalte Fluid von 25 auf 60 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔTlm.

Th: 80 → 55 °CTc: 25 → 60 °C
ΔTlm = K
2.Leicht
LängeT115 °C80 °C105 °C20 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 115 auf 80 °C ab, während sich das kalte Fluid von 20 auf 105 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔTlm.

Th: 115 → 80 °CTc: 20 → 105 °C
ΔTlm = K
3.Mittel
LängeT120 °C20 °C90 °CΔT₁ΔT₂kondensierender Dampf

In einem Kondensator kondensiert Dampf bei konstant 120 °C an der Außenseite der Rohre. Kühlwasser (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) strömt durch die Rohre und erwärmt sich von 20 auf 90 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 2000 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Ts = 120 °Cṁ = 0,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 90 °CU = 2000 W/(m²·K)
A = m²
4.Mittel
LängeT130 °C100 °C15 °C95 °CΔT₁ΔT₂Gleichstrom

Ein Gleichstrom-Wärmeübertrager überträgt 330 kW. Das heiße Fluid kühlt von 130 auf 100 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 15 auf 95 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 800 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 330 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 130 → 100 °CTc: 15 → 95 °C
A = m²
5.Schwer
LängeT100 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂kondensierender Dampf

Dampf kondensiert bei konstant 100 °C an der Außenseite der Rohre eines Kondensators mit 6 m² Wärmeübertragungsfläche und U = 1000 W/(m²·K). Kühlwasser (3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) tritt mit 15 °C in die Rohre ein. Bestimme die Austrittstemperatur des Wassers Tc,out.

Ts = 100 °CA = 6 m²U = 1000 W/(m²·K)ṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
6.Schwer
LängeT80 °C??15 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager haben beide Ströme denselben Wärmekapazitätsstrom, ṁ·cp = 1,5 kW/K. Der heiße Strom tritt mit 80 °C ein, der kalte mit 15 °C. Der Wärmeübertrager hat A = 2 m² und U = 300 W/(m²·K). Bestimme die Austrittstemperatur Th,out des heißen Stroms.

Ch = Cc = 1,5 kW/KTh,in = 80 °CTc,in = 15 °CA = 2 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C

Lösungsschlüssel

  1. 1. ΔTlm = 24,66 K
  2. 2. ΔTlm = 27,91 K
  3. 3. A = 1,258 m²
  4. 4. A = 11,76 m²
  5. 5. Tc,out = 47,32 °C
  6. 6. Th,out = 61,43 °C

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