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
LängeT180 °C95 °C45 °C15 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager hat eine Wärmeübertragungsfläche von 10 m² und einen Wärmedurchgangskoeffizienten von 300 W/(m²·K). Das heiße Fluid kühlt von 180 auf 95 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 15 auf 45 °C. Bestimme den Wärmestrom Q̇.

A = 10 m²U = 300 W/(m²·K)Th: 180 → 95 °CTc: 15 → 45 °C
Q̇ = kW
2.Leicht
LängeT135 °C50 °C90 °C25 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 135 auf 50 °C ab, während sich das kalte Fluid von 25 auf 90 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔTlm.

Th: 135 → 50 °CTc: 25 → 90 °C
ΔTlm = K
3.Mittel
LängeT140 °C90 °C55 °C10 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 340 kW. Seine Wärmeübertragungsfläche beträgt 20 m². Das heiße Fluid kühlt von 140 auf 90 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 10 auf 55 °C. Bestimme den Wärmedurchgangskoeffizienten U.

Q̇ = 340 kWA = 20 m²Th: 140 → 90 °CTc: 10 → 55 °C
U = W/(m²·K)
4.Mittel
LängeT100 °C45 °C45 °C25 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 60 kW. Das heiße Fluid kühlt von 100 auf 45 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 25 auf 45 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 800 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 60 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 100 → 45 °CTc: 25 → 45 °C
A = m²
5.Schwer
LängeT100 °C50 °C?10 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Doppelrohr-Wärmeübertrager im Gegenstrom strömt heißes Öl (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) im Innenrohr und kühlt von 100 auf 50 °C ab. Wasser (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) tritt im Ringspalt mit 10 °C ein. Das Innenrohr hat 40 mm Durchmesser, und U = 400 W/(m²·K) ist auf diesen Durchmesser bezogen. Bestimme die nötige Rohrlänge L.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 100 → 50 °Cṁc = 0,5 kg/sTc,in = 10 °CD = 40 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m
6.Schwer
LängeT130 °C30 °C?ΔT₁ΔT₂kondensierender Dampf

Dampf kondensiert bei konstant 130 °C an der Außenseite der Rohre eines Kondensators mit 3 m² Wärmeübertragungsfläche und U = 2500 W/(m²·K). Kühlwasser (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) tritt mit 30 °C in die Rohre ein. Bestimme die Austrittstemperatur des Wassers Tc,out.

Ts = 130 °CA = 3 m²U = 2500 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C

Lösungsschlüssel

  1. 1. Q̇ = 315,3 kW
  2. 2. ΔTlm = 34,03 K
  3. 3. U = 206,1 W/(m²·K)
  4. 4. A = 2,168 m²
  5. 5. L = 71,32 m
  6. 6. Tc,out = 89,23 °C

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