1.Leicht
In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 165 auf 105 °C ab, während sich das kalte Fluid von 10 auf 35 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔTlm.
Th: 165 → 105 °CTc: 10 → 35 °C
ΔTlm = K
Arbeitsblatt Wärmeübertrager (LMTD) mit Lösungen
2.Leicht
Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager hat eine Wärmeübertragungsfläche von 10 m² und einen Wärmedurchgangskoeffizienten von 1000 W/(m²·K). Das heiße Fluid kühlt von 170 auf 145 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 10 auf 80 °C. Bestimme den Wärmestrom Q̇.
A = 10 m²U = 1000 W/(m²·K)Th: 170 → 145 °CTc: 10 → 80 °C
Q̇ = kW
3.Mittel
Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 400 kW. Das heiße Fluid kühlt von 120 auf 75 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 10 auf 100 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 800 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.
Q̇ = 400 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 120 → 75 °CTc: 10 → 100 °C
A = m²
4.Mittel
Ein Gleichstrom-Wärmeübertrager überträgt 80 kW. Das heiße Fluid kühlt von 150 auf 90 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 30 auf 55 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 1000 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.
Q̇ = 80 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 150 → 90 °CTc: 30 → 55 °C
A = m²
5.Schwer
Heißes Öl (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 115 auf 55 °C ab. Es erwärmt 3 kg/s Wasser (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 15 °C eintritt. Bestimme mit U = 500 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.
ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 115 → 55 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.Schwer
In einem Doppelrohr-Wärmeübertrager im Gegenstrom strömt heißes Öl (0,8 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) im Innenrohr und kühlt von 150 auf 60 °C ab. Wasser (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) tritt im Ringspalt mit 25 °C ein. Das Innenrohr hat 32 mm Durchmesser, und U = 250 W/(m²·K) ist auf diesen Durchmesser bezogen. Bestimme die nötige Rohrlänge L.
ṁh = 0,8 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 150 → 60 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 25 °CD = 32 mmU = 250 W/(m²·K)
L = m
Lösungsschlüssel
- 1. ΔTlm = 111,6 K
- 2. Q̇ = 1110 kW
- 3. A = 13,1 m²
- 4. A = 1,16 m²
- 5. A = 6,335 m²
- 6. L = 104,1 m
Vollständige Schritt-für-Schritt-Lösungen: Übe dieses Thema auf examproblems.com.