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
LängeT150 °C55 °C130 °C15 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 150 auf 55 °C ab, während sich das kalte Fluid von 15 auf 130 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔTlm.

Th: 150 → 55 °CTc: 15 → 130 °C
ΔTlm = K
2.Leicht
LängeT95 °C55 °C60 °C10 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 95 auf 55 °C ab, während sich das kalte Fluid von 10 auf 60 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔTlm.

Th: 95 → 55 °CTc: 10 → 60 °C
ΔTlm = K
3.Mittel
LängeT110 °C50 °C70 °C30 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 470 kW. Das heiße Fluid kühlt von 110 auf 50 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 30 auf 70 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 1000 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 470 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 110 → 50 °CTc: 30 → 70 °C
A = m²
4.Mittel
LängeT80 °C65 °C70 °C15 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 70 kW. Das heiße Fluid kühlt von 80 auf 65 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 15 auf 70 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 1000 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 70 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 80 → 65 °CTc: 15 → 70 °C
A = m²
5.Schwer
LängeT100 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂kondensierender Dampf

Dampf kondensiert bei konstant 100 °C an der Außenseite der Rohre eines Kondensators mit 3 m² Wärmeübertragungsfläche und U = 1000 W/(m²·K). Kühlwasser (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) tritt mit 15 °C in die Rohre ein. Bestimme die Austrittstemperatur des Wassers Tc,out.

Ts = 100 °CA = 3 m²U = 1000 W/(m²·K)ṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
6.Schwer
LängeT100 °C45 °C50,35 °C10 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Heißes Öl (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 100 auf 45 °C ab. Es erwärmt 1,5 kg/s Wasser (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 10 °C eintritt. Bestimme mit U = 1000 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 100 → 45 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²

Lösungsschlüssel

  1. 1. ΔTlm = 28,85 K
  2. 2. ΔTlm = 39,79 K
  3. 3. A = 16,29 m²
  4. 4. A = 2,817 m²
  5. 5. Tc,out = 47,32 °C
  6. 6. A = 6,038 m²

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