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
LängeT130 °C75 °C105 °C20 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager hat eine Wärmeübertragungsfläche von 4 m² und einen Wärmedurchgangskoeffizienten von 800 W/(m²·K). Das heiße Fluid kühlt von 130 auf 75 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 20 auf 105 °C. Bestimme den Wärmestrom Q̇.

A = 4 m²U = 800 W/(m²·K)Th: 130 → 75 °CTc: 20 → 105 °C
Q̇ = kW
2.Leicht

In einem Wärmeübertrager werden 2,5 kg/s Ethanol (cp = 2,44 kJ/(kg·K)) von 80 auf 30 °C abgekühlt. Bestimme den Wärmestrom Q̇.

ṁ = 2,5 kg/scp = 2,44 kJ/(kg·K)T: 80 → 30 °C
Q̇ = kW
3.Mittel
LängeT145 °C60 °C15 °C45 °CΔT₁ΔT₂Gleichstrom

Ein Gleichstrom-Wärmeübertrager überträgt 340 kW. Das heiße Fluid kühlt von 145 auf 60 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 15 auf 45 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 800 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 340 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 145 → 60 °CTc: 15 → 45 °C
A = m²
4.Mittel
LängeT110 °C25 °C70 °CΔT₁ΔT₂kondensierender Dampf

In einem Kondensator kondensiert Dampf bei konstant 110 °C an der Außenseite der Rohre. Kühlwasser (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) strömt durch die Rohre und erwärmt sich von 25 auf 70 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 1000 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Ts = 110 °Cṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 25 → 70 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
5.Schwer
LängeT105 °C75 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂Gleichstrom

In einem Doppelrohr-Wärmeübertrager im Gleichstrom strömt heißes Öl (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) im Innenrohr und kühlt von 105 auf 75 °C ab. Wasser (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) tritt im Ringspalt mit 25 °C ein. Das Innenrohr hat 40 mm Durchmesser, und U = 300 W/(m²·K) ist auf diesen Durchmesser bezogen. Bestimme die nötige Rohrlänge L.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 105 → 75 °Cṁc = 0,5 kg/sTc,in = 25 °CD = 40 mmU = 300 W/(m²·K)
L = m
6.Schwer
LängeT105 °C??10 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager haben beide Ströme denselben Wärmekapazitätsstrom, ṁ·cp = 3 kW/K. Der heiße Strom tritt mit 105 °C ein, der kalte mit 10 °C. Der Wärmeübertrager hat A = 5 m² und U = 300 W/(m²·K). Bestimme die Austrittstemperatur Th,out des heißen Stroms.

Ch = Cc = 3 kW/KTh,in = 105 °CTc,in = 10 °CA = 5 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C

Lösungsschlüssel

  1. 1. Q̇ = 121,8 kW
  2. 2. Q̇ = 305 kW
  3. 3. A = 7,981 m²
  4. 4. A = 3,151 m²
  5. 5. L = 52,38 m
  6. 6. Th,out = 73,33 °C

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