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
lengteT125 °C100 °C25 °C75 °CΔT₁ΔT₂meestroom

In een meestroomwarmtewisselaar koelt de warme vloeistof af van 125 tot 100 °C terwijl de koude vloeistof opwarmt van 25 tot 75 °C. Vind het logaritmisch gemiddeld temperatuurverschil ΔTlm.

Th: 125 → 100 °CTc: 25 → 75 °C
ΔTlm = K
2.Makkelijk
lengteT180 °C145 °C?20 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Hete olie (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) koelt af van 180 tot 145 °C in een tegenstroomwisselaar. Die verwarmt 1 kg/s water (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) dat binnenkomt op 20 °C. Er gaat geen warmte verloren naar de omgeving. Vind de uittredetemperatuur van het water Tc,out.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 180 → 145 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
3.Gemiddeld
lengteT160 °C80 °C105 °C20 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Een tegenstroomwarmtewisselaar draagt 230 kW over. De warme vloeistof koelt af van 160 tot 80 °C en de koude vloeistof warmt op van 20 tot 105 °C. De warmtedoorgangscoëfficiënt is 1000 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Q̇ = 230 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 160 → 80 °CTc: 20 → 105 °C
A = m²
4.Gemiddeld
lengteT105 °C60 °C85 °C15 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Een tegenstroomwarmtewisselaar draagt 140 kW over. De warme vloeistof koelt af van 105 tot 60 °C en de koude vloeistof warmt op van 15 tot 85 °C. De warmtedoorgangscoëfficiënt is 800 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Q̇ = 140 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 105 → 60 °CTc: 15 → 85 °C
A = m²
5.Moeilijk
lengteT155 °C115 °C?10 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

In een dubbelepijpwarmtewisselaar met tegenstroom stroomt hete olie (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) door de binnenbuis en koelt af van 155 tot 115 °C. Water (0,3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) in de ringspleet komt binnen op 10 °C. De binnenbuis heeft een diameter van 20 mm, en U = 250 W/(m²·K) is op deze diameter gebaseerd. Vind de benodigde buislengte L.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 155 → 115 °Cṁc = 0,3 kg/sTc,in = 10 °CD = 20 mmU = 250 W/(m²·K)
L = m
6.Moeilijk
lengteT165 °C??25 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

In een tegenstroomwarmtewisselaar hebben beide stromen dezelfde warmtecapaciteitsstroom, ṁ·cp = 2 kW/K. De warme stroom komt binnen op 165 °C en de koude stroom op 25 °C. De wisselaar heeft A = 3 m² en U = 300 W/(m²·K). Vind de uittredetemperatuur van de warme stroom Th,out.

Ch = Cc = 2 kW/KTh,in = 165 °CTc,in = 25 °CA = 3 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C

Antwoordenblad

  1. 1. ΔTlm = 54,1 K
  2. 2. Tc,out = 55,17 °C
  3. 3. A = 4,003 m²
  4. 4. A = 5,677 m²
  5. 5. L = 58,87 m
  6. 6. Th,out = 121,6 °C

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