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
lengteT170 °C35 °C55 °C20 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

In een tegenstroomwarmtewisselaar koelt de warme vloeistof af van 170 tot 35 °C terwijl de koude vloeistof opwarmt van 20 tot 55 °C. Vind het logaritmisch gemiddeld temperatuurverschil ΔTlm.

Th: 170 → 35 °CTc: 20 → 55 °C
ΔTlm = K
2.Makkelijk
lengteT170 °C75 °C?30 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Hete olie (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) koelt af van 170 tot 75 °C in een tegenstroomwisselaar. Die verwarmt 2 kg/s water (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) dat binnenkomt op 30 °C. Er gaat geen warmte verloren naar de omgeving. Vind de uittredetemperatuur van het water Tc,out.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 170 → 75 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
3.Gemiddeld
lengteT175 °C55 °C160 °C30 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Een pijpenbundelwarmtewisselaar (één mantelgang, twee buisgangen) moet 240 kW overdragen. De warme vloeistof koelt af van 175 tot 55 °C en de koude vloeistof warmt op van 30 tot 160 °C. De LMTD-correctiefactor voor deze opstelling is F = 0,8, en U = 500 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Q̇ = 240 kWF = 0,8U = 500 W/(m²·K)Th: 175 → 55 °CTc: 30 → 160 °C
A = m²
4.Gemiddeld
lengteT140 °C80 °C130 °C30 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Een pijpenbundelwarmtewisselaar (één mantelgang, twee buisgangen) moet 440 kW overdragen. De warme vloeistof koelt af van 140 tot 80 °C en de koude vloeistof warmt op van 30 tot 130 °C. De LMTD-correctiefactor voor deze opstelling is F = 0,88, en U = 300 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Q̇ = 440 kWF = 0,88U = 300 W/(m²·K)Th: 140 → 80 °CTc: 30 → 130 °C
A = m²
5.Moeilijk
lengteT85 °C55 °C73,83 °C20 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Warme olie (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) koelt af van 85 tot 55 °C in een tegenstroomwarmtewisselaar. Ze verwarmt 0,5 kg/s water (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) dat binnenkomt op 20 °C. Met U = 1000 W/(m²·K), vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 85 → 55 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
6.Moeilijk
lengteT170 °C??20 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

In een tegenstroomwarmtewisselaar hebben beide stromen dezelfde warmtecapaciteitsstroom, ṁ·cp = 0,5 kW/K. De warme stroom komt binnen op 170 °C en de koude stroom op 20 °C. De wisselaar heeft A = 1 m² en U = 500 W/(m²·K). Vind de uittredetemperatuur van de warme stroom Th,out.

Ch = Cc = 0,5 kW/KTh,in = 170 °CTc,in = 20 °CA = 1 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C

Antwoordenblad

  1. 1. ΔTlm = 49,09 K
  2. 2. Tc,out = 82,27 °C
  3. 3. A = 30,65 m²
  4. 4. A = 67,06 m²
  5. 5. A = 5,391 m²
  6. 6. Th,out = 95 °C

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