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
lengteT100 °C40 °C45 °C25 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

In een tegenstroomwarmtewisselaar koelt de warme vloeistof af van 100 tot 40 °C terwijl de koude vloeistof opwarmt van 25 tot 45 °C. Vind het logaritmisch gemiddeld temperatuurverschil ΔTlm.

Th: 100 → 40 °CTc: 25 → 45 °C
ΔTlm = K
2.Makkelijk
lengteT130 °C80 °C95 °C10 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Een tegenstroomwarmtewisselaar heeft een warmtewisselend oppervlak van 15 m² en een warmtedoorgangscoëfficiënt van 1000 W/(m²·K). De warme vloeistof koelt af van 130 tot 80 °C en de koude vloeistof warmt op van 10 tot 95 °C. Vind de overgedragen warmtestroom Q̇.

A = 15 m²U = 1000 W/(m²·K)Th: 130 → 80 °CTc: 10 → 95 °C
Q̇ = kW
3.Gemiddeld
lengteT90 °C70 °C15 °C50 °CΔT₁ΔT₂meestroom

Een meestroomwarmtewisselaar draagt 40 kW over. De warme vloeistof koelt af van 90 tot 70 °C en de koude vloeistof warmt op van 15 tot 50 °C. De warmtedoorgangscoëfficiënt is 1000 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Q̇ = 40 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 90 → 70 °CTc: 15 → 50 °C
A = m²
4.Gemiddeld
lengteT100 °C30 °C55 °CΔT₁ΔT₂condenserende stoom

In een condensor condenseert stoom bij een constante 100 °C aan de buitenkant van de buizen. Koelwater (3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) stroomt door de buizen en warmt op van 30 tot 55 °C. De warmtedoorgangscoëfficiënt is 3500 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Ts = 100 °Cṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 55 °CU = 3500 W/(m²·K)
A = m²
5.Moeilijk
lengteT180 °C??15 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

In een tegenstroomwarmtewisselaar hebben beide stromen dezelfde warmtecapaciteitsstroom, ṁ·cp = 1 kW/K. De warme stroom komt binnen op 180 °C en de koude stroom op 15 °C. De wisselaar heeft A = 6 m² en U = 500 W/(m²·K). Vind de uittredetemperatuur van de warme stroom Th,out.

Ch = Cc = 1 kW/KTh,in = 180 °CTc,in = 15 °CA = 6 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Moeilijk
lengteT165 °C110 °C50,26 °C20 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Warme olie (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) koelt af van 165 tot 110 °C in een tegenstroomwarmtewisselaar. Ze verwarmt 0,5 kg/s water (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) dat binnenkomt op 20 °C. Met U = 500 W/(m²·K), vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 165 → 110 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²

Antwoordenblad

  1. 1. ΔTlm = 30,79 K
  2. 2. Q̇ = 757,4 kW
  3. 3. A = 0,9613 m²
  4. 4. A = 1,583 m²
  5. 5. Th,out = 56,25 °C
  6. 6. A = 1,242 m²

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