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 Gleichstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 80 auf 60 °C ab, während sich das kalte Fluid von 10 auf 40 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

T_h: 80 → 60 °CT_c: 10 → 40 °C

ΔT_lm = K

2.Leicht

In einem Gleichstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 100 auf 75 °C ab, während sich das kalte Fluid von 25 auf 45 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

T_h: 100 → 75 °CT_c: 25 → 45 °C

ΔT_lm = K

3.Mittel

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 330 kW. Seine Wärmeübertragungsfläche beträgt 4 m². Das heiße Fluid kühlt von 170 auf 40 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 15 auf 95 °C. Bestimme den Wärmedurchgangskoeffizienten U.

Q̇ = 330 kWA = 4 m²T_h: 170 → 40 °CT_c: 15 → 95 °C

U = W/(m²·K)

4.Mittel

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 320 kW. Das heiße Fluid kühlt von 110 auf 55 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 15 auf 45 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 1000 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 320 kWU = 1000 W/(m²·K)T_h: 110 → 55 °CT_c: 15 → 45 °C

A = m²

5.Schwer

Heißes Öl (0,5 kg/s, c_p = 2,1 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 85 auf 60 °C ab. Es erwärmt 0,5 kg/s Wasser (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 15 °C eintritt. Bestimme mit U = 200 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

ṁ_h = 0,5 kg/sc_p,h = 2,1 kJ/(kg·K)T_h: 85 → 60 °Cṁ_c = 0,5 kg/sc_p,c = 4,18 kJ/(kg·K)T_c,in = 15 °CU = 200 W/(m²·K)

A = m²

6.Schwer

In einem Doppelrohr-Wärmeübertrager im Gegenstrom strömt heißes Öl (0,8 kg/s, c_p = 2,5 kJ/(kg·K)) im Innenrohr und kühlt von 145 auf 75 °C ab. Wasser (0,5 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) tritt im Ringspalt mit 10 °C ein. Das Innenrohr hat 50 mm Durchmesser, und U = 500 W/(m²·K) ist auf diesen Durchmesser bezogen. Bestimme die nötige Rohrlänge L.

ṁ_h = 0,8 kg/sc_p,h = 2,5 kJ/(kg·K)T_h: 145 → 75 °Cṁ_c = 0,5 kg/sT_c,in = 10 °CD = 50 mmU = 500 W/(m²·K)

L = m

Lösungsschlüssel

1. ΔT_lm = 39,91 K
2. ΔT_lm = 49,11 K
3. U = 1813 W/(m²·K)
4. A = 6,215 m²
5. A = 2,575 m²
6. L = 26,81 m

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