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 Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 115 auf 85 °C ab, während sich das kalte Fluid von 25 auf 90 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

T_h: 115 → 85 °CT_c: 25 → 90 °C

ΔT_lm = K

2.Leicht

In einem Gleichstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 120 auf 85 °C ab, während sich das kalte Fluid von 10 auf 35 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

T_h: 120 → 85 °CT_c: 10 → 35 °C

ΔT_lm = K

3.Mittel

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 90 kW. Seine Wärmeübertragungsfläche beträgt 3 m². Das heiße Fluid kühlt von 95 auf 55 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 25 auf 70 °C. Bestimme den Wärmedurchgangskoeffizienten U.

Q̇ = 90 kWA = 3 m²T_h: 95 → 55 °CT_c: 25 → 70 °C

U = W/(m²·K)

4.Mittel

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 100 kW. Das heiße Fluid kühlt von 140 auf 100 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 30 auf 110 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 1000 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 100 kWU = 1000 W/(m²·K)T_h: 140 → 100 °CT_c: 30 → 110 °C

A = m²

5.Schwer

Heißes Öl (1 kg/s, c_p = 2,5 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 165 auf 75 °C ab. Es erwärmt 1,5 kg/s Wasser (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 20 °C eintritt. Bestimme mit U = 500 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

ṁ_h = 1 kg/sc_p,h = 2,5 kJ/(kg·K)T_h: 165 → 75 °Cṁ_c = 1,5 kg/sc_p,c = 4,18 kJ/(kg·K)T_c,in = 20 °CU = 500 W/(m²·K)

A = m²

6.Schwer

In einem Doppelrohr-Wärmeübertrager im Gegenstrom strömt heißes Öl (1 kg/s, c_p = 2,5 kJ/(kg·K)) im Innenrohr und kühlt von 135 auf 95 °C ab. Wasser (1,5 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) tritt im Ringspalt mit 10 °C ein. Das Innenrohr hat 32 mm Durchmesser, und U = 300 W/(m²·K) ist auf diesen Durchmesser bezogen. Bestimme die nötige Rohrlänge L.

ṁ_h = 1 kg/sc_p,h = 2,5 kJ/(kg·K)T_h: 135 → 95 °Cṁ_c = 1,5 kg/sT_c,in = 10 °CD = 32 mmU = 300 W/(m²·K)

L = m

Lösungsschlüssel

1. ΔT_lm = 39,98 K
2. ΔT_lm = 76,1 K
3. U = 1094 W/(m²·K)
4. A = 2,118 m²
5. A = 5,697 m²
6. L = 34,35 m

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