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
lengteT85 °C35 °C55 °C15 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

In een tegenstroomwarmtewisselaar koelt de warme vloeistof af van 85 tot 35 °C terwijl de koude vloeistof opwarmt van 15 tot 55 °C. Vind het logaritmisch gemiddeld temperatuurverschil ΔTlm.

Th: 85 → 35 °CTc: 15 → 55 °C
ΔTlm = K
2.Makkelijk
lengteT140 °C120 °C125 °C15 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Een tegenstroomwarmtewisselaar heeft een warmtewisselend oppervlak van 8 m² en een warmtedoorgangscoëfficiënt van 1500 W/(m²·K). De warme vloeistof koelt af van 140 tot 120 °C en de koude vloeistof warmt op van 15 tot 125 °C. Vind de overgedragen warmtestroom Q̇.

A = 8 m²U = 1500 W/(m²·K)Th: 140 → 120 °CTc: 15 → 125 °C
Q̇ = kW
3.Gemiddeld
lengteT100 °C15 °C75 °CΔT₁ΔT₂condenserende stoom

In een condensor condenseert stoom bij een constante 100 °C aan de buitenkant van de buizen. Koelwater (5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) stroomt door de buizen en warmt op van 15 tot 75 °C. De warmtedoorgangscoëfficiënt is 3000 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Ts = 100 °Cṁ = 5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 75 °CU = 3000 W/(m²·K)
A = m²
4.Gemiddeld
lengteT105 °C15 °C75 °CΔT₁ΔT₂condenserende stoom

In een condensor condenseert stoom bij een constante 105 °C aan de buitenkant van de buizen. Koelwater (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) stroomt door de buizen en warmt op van 15 tot 75 °C. De warmtedoorgangscoëfficiënt is 2000 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Ts = 105 °Cṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 75 °CU = 2000 W/(m²·K)
A = m²
5.Moeilijk
lengteT170 °C115 °C80,53 °C20 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Warme olie (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) koelt af van 170 tot 115 °C in een tegenstroomwarmtewisselaar. Ze verwarmt 0,5 kg/s water (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) dat binnenkomt op 20 °C. Met U = 800 W/(m²·K), vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 170 → 115 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
6.Moeilijk
lengteT90 °C??30 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

In een tegenstroomwarmtewisselaar hebben beide stromen dezelfde warmtecapaciteitsstroom, ṁ·cp = 1 kW/K. De warme stroom komt binnen op 90 °C en de koude stroom op 30 °C. De wisselaar heeft A = 2 m² en U = 500 W/(m²·K). Vind de uittredetemperatuur van de warme stroom Th,out.

Ch = Cc = 1 kW/KTh,in = 90 °CTc,in = 30 °CA = 2 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C

Antwoordenblad

  1. 1. ΔTlm = 24,66 K
  2. 2. Q̇ = 555 kW
  3. 3. A = 8,526 m²
  4. 4. A = 3,444 m²
  5. 5. A = 1,715 m²
  6. 6. Th,out = 60 °C

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