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
lengteT130 °C60 °C30 °C40 °CΔT₁ΔT₂meestroom

In een meestroomwarmtewisselaar koelt de warme vloeistof af van 130 tot 60 °C terwijl de koude vloeistof opwarmt van 30 tot 40 °C. Vind het logaritmisch gemiddeld temperatuurverschil ΔTlm.

Th: 130 → 60 °CTc: 30 → 40 °C
ΔTlm = K
2.Makkelijk
lengteT145 °C100 °C?20 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Hete olie (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) koelt af van 145 tot 100 °C in een tegenstroomwisselaar. Die verwarmt 2 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 = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 145 → 100 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
3.Gemiddeld
lengteT145 °C80 °C20 °C75 °CΔT₁ΔT₂meestroom

Een meestroomwarmtewisselaar draagt 140 kW over. Het warmtewisselend oppervlak is 8 m². De warme vloeistof koelt af van 145 tot 80 °C en de koude vloeistof warmt op van 20 tot 75 °C. Vind de warmtedoorgangscoëfficiënt U.

Q̇ = 140 kWA = 8 m²Th: 145 → 80 °CTc: 20 → 75 °C
U = W/(m²·K)
4.Gemiddeld
lengteT135 °C65 °C60 °C20 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Een pijpenbundelwarmtewisselaar (één mantelgang, twee buisgangen) moet 170 kW overdragen. De warme vloeistof koelt af van 135 tot 65 °C en de koude vloeistof warmt op van 20 tot 60 °C. De LMTD-correctiefactor voor deze opstelling is F = 0,9, en U = 1000 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Q̇ = 170 kWF = 0,9U = 1000 W/(m²·K)Th: 135 → 65 °CTc: 20 → 60 °C
A = m²
5.Moeilijk
lengteT140 °C120 °C25,95 °C10 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Warme olie (2 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) koelt af van 140 tot 120 °C in een tegenstroomwarmtewisselaar. Ze verwarmt 1,5 kg/s water (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) dat binnenkomt op 10 °C. Met U = 500 W/(m²·K), vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 140 → 120 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.Moeilijk
lengteT95 °C40 °C28,82 °C15 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Warme olie (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) koelt af van 95 tot 40 °C in een tegenstroomwarmtewisselaar. Ze verwarmt 1 kg/s water (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) dat binnenkomt op 15 °C. Met U = 1500 W/(m²·K), vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 95 → 40 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²

Antwoordenblad

  1. 1. ΔTlm = 49,71 K
  2. 2. Tc,out = 26,19 °C
  3. 3. U = 469,4 W/(m²·K)
  4. 4. A = 3,216 m²
  5. 5. A = 1,786 m²
  6. 6. A = 0,9101 m²

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