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 Wärmeübertrager werden 2,5 kg/s Wasser (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) von 120 auf 65 °C abgekühlt. Bestimme den Wärmestrom Q̇.

ṁ = 2,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)T: 120 → 65 °C
Q̇ = kW
2.Leicht
LängeT95 °C75 °C50 °C10 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 95 auf 75 °C ab, während sich das kalte Fluid von 10 auf 50 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔTlm.

Th: 95 → 75 °CTc: 10 → 50 °C
ΔTlm = K
3.Mittel
LängeT165 °C140 °C110 °C10 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 370 kW. Das heiße Fluid kühlt von 165 auf 140 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 10 auf 110 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 800 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 370 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 165 → 140 °CTc: 10 → 110 °C
A = m²
4.Mittel
LängeT105 °C90 °C25 °C85 °CΔT₁ΔT₂Gleichstrom

Ein Gleichstrom-Wärmeübertrager überträgt 420 kW. Das heiße Fluid kühlt von 105 auf 90 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 25 auf 85 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 1500 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 420 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 105 → 90 °CTc: 25 → 85 °C
A = m²
5.Schwer
LängeT85 °C60 °C54,9 °C25 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Heißes Öl (2 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 85 auf 60 °C ab. Es erwärmt 1 kg/s Wasser (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 25 °C eintritt. Bestimme mit U = 500 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 85 → 60 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.Schwer
LängeT85 °C55 °C23,46 °C10 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Heißes Öl (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 85 auf 55 °C ab. Es erwärmt 2 kg/s Wasser (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 10 °C eintritt. Bestimme mit U = 1500 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 85 → 55 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²

Lösungsschlüssel

  1. 1. Q̇ = 574,8 kW
  2. 2. ΔTlm = 54,39 K
  3. 3. A = 5,305 m²
  4. 4. A = 10,35 m²
  5. 5. A = 7,696 m²
  6. 6. A = 1,419 m²

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