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
LängeT115 °C90 °C35 °C20 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 115 auf 90 °C ab, während sich das kalte Fluid von 20 auf 35 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔTlm.

Th: 115 → 90 °CTc: 20 → 35 °C
ΔTlm = K
2.Leicht
LängeT130 °C95 °C80 °C30 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 130 auf 95 °C ab, während sich das kalte Fluid von 30 auf 80 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔTlm.

Th: 130 → 95 °CTc: 30 → 80 °C
ΔTlm = K
3.Mittel
LängeT135 °C110 °C25 °C105 °CΔT₁ΔT₂Gleichstrom

Ein Gleichstrom-Wärmeübertrager überträgt 250 kW. Das heiße Fluid kühlt von 135 auf 110 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 25 auf 105 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 800 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 250 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 135 → 110 °CTc: 25 → 105 °C
A = m²
4.Mittel
LängeT120 °C60 °C40 °C15 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 500 kW. Das heiße Fluid kühlt von 120 auf 60 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 15 auf 40 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 1500 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 500 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 120 → 60 °CTc: 15 → 40 °C
A = m²
5.Schwer
LängeT120 °C??30 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager haben beide Ströme denselben Wärmekapazitätsstrom, ṁ·cp = 3 kW/K. Der heiße Strom tritt mit 120 °C ein, der kalte mit 30 °C. Der Wärmeübertrager hat A = 5 m² und U = 200 W/(m²·K). Bestimme die Austrittstemperatur Th,out des heißen Stroms.

Ch = Cc = 3 kW/KTh,in = 120 °CTc,in = 30 °CA = 5 m²U = 200 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Schwer
LängeT105 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂kondensierender Dampf

Dampf kondensiert bei konstant 105 °C an der Außenseite der Rohre eines Kondensators mit 5 m² Wärmeübertragungsfläche und U = 1000 W/(m²·K). Kühlwasser (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) tritt mit 15 °C in die Rohre ein. Bestimme die Austrittstemperatur des Wassers Tc,out.

Ts = 105 °CA = 5 m²U = 1000 W/(m²·K)ṁ = 0,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C

Lösungsschlüssel

  1. 1. ΔTlm = 74,89 K
  2. 2. ΔTlm = 57,17 K
  3. 3. A = 9,2 m²
  4. 4. A = 5,48 m²
  5. 5. Th,out = 97,5 °C
  6. 6. Tc,out = 96,77 °C

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