Werkblad Warmtewisselaars (LMTD) met antwoorden

Gratis printbaar werkblad Warmtewisselaars (LMTD): 6 opgaven van makkelijk tot tentamenniveau, met antwoordenblad. Print het of sla het op als pdf.

Nieuw werkbladOnline oefenen met hints

Voor docenten: gratis te printen, kopiëren en in de les te gebruiken. Elk nieuw werkblad heeft nieuwe waarden en een eigen antwoordblad. Een link naar ExamProblems op je cursuspagina wordt gewaardeerd.

Naam: ____________________   Datum: ____________

1.Makkelijk
lengteT175 °C155 °C135 °C20 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

In een tegenstroomwarmtewisselaar koelt de warme vloeistof af van 175 tot 155 °C terwijl de koude vloeistof opwarmt van 20 tot 135 °C. Vind het logaritmisch gemiddeld temperatuurverschil ΔTlm.

Th: 175 → 155 °CTc: 20 → 135 °C
ΔTlm = K
2.Makkelijk
lengteT85 °C50 °C55 °C25 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Een tegenstroomwarmtewisselaar heeft een warmtewisselend oppervlak van 8 m² en een warmtedoorgangscoëfficiënt van 200 W/(m²·K). De warme vloeistof koelt af van 85 tot 50 °C en de koude vloeistof warmt op van 25 tot 55 °C. Vind de overgedragen warmtestroom Q̇.

A = 8 m²U = 200 W/(m²·K)Th: 85 → 50 °CTc: 25 → 55 °C
Q̇ = kW
3.Gemiddeld
lengteT155 °C125 °C20 °C50 °CΔT₁ΔT₂meestroom

Een meestroomwarmtewisselaar draagt 160 kW over. De warme vloeistof koelt af van 155 tot 125 °C en de koude vloeistof warmt op van 20 tot 50 °C. De warmtedoorgangscoëfficiënt is 200 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Q̇ = 160 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 155 → 125 °CTc: 20 → 50 °C
A = m²
4.Gemiddeld
lengteT80 °C60 °C40 °C15 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Een pijpenbundelwarmtewisselaar (één mantelgang, twee buisgangen) moet 300 kW overdragen. De warme vloeistof koelt af van 80 tot 60 °C en de koude vloeistof warmt op van 15 tot 40 °C. De LMTD-correctiefactor voor deze opstelling is F = 0,95, en U = 1000 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Q̇ = 300 kWF = 0,95U = 1000 W/(m²·K)Th: 80 → 60 °CTc: 15 → 40 °C
A = m²
5.Moeilijk
lengteT175 °C140 °C68,52 °C30 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Warme olie (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) koelt af van 175 tot 140 °C in een tegenstroomwarmtewisselaar. Ze verwarmt 0,5 kg/s water (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) dat binnenkomt op 30 °C. Met U = 300 W/(m²·K), vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 175 → 140 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
6.Moeilijk
lengteT140 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂condenserende stoom

Stoom condenseert bij een constante 140 °C aan de buitenkant van de buizen van een condensor met een warmtewisselend oppervlak van 6 m² en U = 2000 W/(m²·K). Koelwater (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) komt de buizen binnen op 10 °C. Vind de uittredetemperatuur van het water Tc,out.

Ts = 140 °CA = 6 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C

Antwoordenblad

  1. 1. ΔTlm = 78,1 K
  2. 2. Q̇ = 43,88 kW
  3. 3. A = 7,837 m²
  4. 4. A = 7,439 m²
  5. 5. A = 2,479 m²
  6. 6. Tc,out = 132,6 °C

Volledige stapsgewijze oplossingen: oefen dit onderwerp op examproblems.com.