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 °C85 °C?20 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Hete olie (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) koelt af van 125 tot 85 °C in een tegenstroomwisselaar. Die verwarmt 1,5 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 = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 125 → 85 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
2.Makkelijk
lengteT120 °C60 °C15 °C55 °CΔT₁ΔT₂meestroom

In een meestroomwarmtewisselaar koelt de warme vloeistof af van 120 tot 60 °C terwijl de koude vloeistof opwarmt van 15 tot 55 °C. Vind het logaritmisch gemiddeld temperatuurverschil ΔTlm.

Th: 120 → 60 °CTc: 15 → 55 °C
ΔTlm = K
3.Gemiddeld
lengteT120 °C70 °C105 °C15 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Een pijpenbundelwarmtewisselaar (één mantelgang, twee buisgangen) moet 170 kW overdragen. De warme vloeistof koelt af van 120 tot 70 °C en de koude vloeistof warmt op van 15 tot 105 °C. De LMTD-correctiefactor voor deze opstelling is F = 0,95, en U = 500 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Q̇ = 170 kWF = 0,95U = 500 W/(m²·K)Th: 120 → 70 °CTc: 15 → 105 °C
A = m²
4.Gemiddeld
lengteT165 °C105 °C10 °C85 °CΔT₁ΔT₂meestroom

Een meestroomwarmtewisselaar draagt 450 kW over. De warme vloeistof koelt af van 165 tot 105 °C en de koude vloeistof warmt op van 10 tot 85 °C. De warmtedoorgangscoëfficiënt is 800 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Q̇ = 450 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 165 → 105 °CTc: 10 → 85 °C
A = m²
5.Moeilijk
lengteT145 °C35 °C37,63 °C10 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Warme olie (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) koelt af van 145 tot 35 °C in een tegenstroomwarmtewisselaar. Ze verwarmt 1 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 = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 145 → 35 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.Moeilijk
lengteT105 °C60 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂meestroom

In een dubbelepijpwarmtewisselaar met meestroom stroomt hete olie (0,8 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) door de binnenbuis en koelt af van 105 tot 60 °C. Water (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) in de ringspleet komt binnen op 25 °C. De binnenbuis heeft een diameter van 50 mm, en U = 150 W/(m²·K) is op deze diameter gebaseerd. Vind de benodigde buislengte L.

ṁh = 0,8 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 105 → 60 °Cṁc = 1,5 kg/sTc,in = 25 °CD = 50 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m

Antwoordenblad

  1. 1. Tc,out = 43,92 °C
  2. 2. ΔTlm = 32,85 K
  3. 3. A = 11,63 m²
  4. 4. A = 8,532 m²
  5. 5. A = 4,087 m²
  6. 6. L = 70,24 m

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