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
LängeT180 °C160 °C130 °C25 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 180 auf 160 °C ab, während sich das kalte Fluid von 25 auf 130 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔTlm.

Th: 180 → 160 °CTc: 25 → 130 °C
ΔTlm = K
2.Leicht

In einem Wärmeübertrager werden 1 kg/s Leichtöl (cp = 2,1 kJ/(kg·K)) von 120 auf 100 °C abgekühlt. Bestimme den Wärmestrom Q̇.

ṁ = 1 kg/scp = 2,1 kJ/(kg·K)T: 120 → 100 °C
Q̇ = kW
3.Mittel
LängeT80 °C45 °C40 °C30 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 220 kW. Das heiße Fluid kühlt von 80 auf 45 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 30 auf 40 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 300 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 220 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 80 → 45 °CTc: 30 → 40 °C
A = m²
4.Mittel
LängeT110 °C90 °C45 °C10 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 390 kW. Das heiße Fluid kühlt von 110 auf 90 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 10 auf 45 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 300 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 390 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 110 → 90 °CTc: 10 → 45 °C
A = m²
5.Schwer
LängeT145 °C??20 °CΔT₁ΔT₂Gegenstrom

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager haben beide Ströme denselben Wärmekapazitätsstrom, ṁ·cp = 1,5 kW/K. Der heiße Strom tritt mit 145 °C ein, der kalte mit 20 °C. Der Wärmeübertrager hat A = 3 m² und U = 300 W/(m²·K). Bestimme die Austrittstemperatur Th,out des heißen Stroms.

Ch = Cc = 1,5 kW/KTh,in = 145 °CTc,in = 20 °CA = 3 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Schwer
LängeT130 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂kondensierender Dampf

Dampf kondensiert bei konstant 130 °C an der Außenseite der Rohre eines Kondensators mit 8 m² Wärmeübertragungsfläche und U = 2000 W/(m²·K). Kühlwasser (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) tritt mit 15 °C in die Rohre ein. Bestimme die Austrittstemperatur des Wassers Tc,out.

Ts = 130 °CA = 8 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C

Lösungsschlüssel

  1. 1. ΔTlm = 85,58 K
  2. 2. Q̇ = 42 kW
  3. 3. A = 28,77 m²
  4. 4. A = 18 m²
  5. 5. Th,out = 98,13 °C
  6. 6. Tc,out = 113 °C

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