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
lengteT95 °C30 °C40 °C10 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

In een tegenstroomwarmtewisselaar koelt de warme vloeistof af van 95 tot 30 °C terwijl de koude vloeistof opwarmt van 10 tot 40 °C. Vind het logaritmisch gemiddeld temperatuurverschil ΔTlm.

Th: 95 → 30 °CTc: 10 → 40 °C
ΔTlm = K
2.Makkelijk

In een warmtewisselaar wordt 0,3 kg/s lichte olie (cp = 2,1 kJ/(kg·K)) afgekoeld van 115 tot 80 °C. Vind de overgedragen warmtestroom Q̇.

ṁ = 0,3 kg/scp = 2,1 kJ/(kg·K)T: 115 → 80 °C
Q̇ = kW
3.Gemiddeld
lengteT130 °C15 °C35 °CΔT₁ΔT₂condenserende stoom

In een condensor condenseert stoom bij een constante 130 °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 15 tot 35 °C. De warmtedoorgangscoëfficiënt is 2500 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Ts = 130 °Cṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 35 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
4.Gemiddeld
lengteT90 °C70 °C75 °C10 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Een pijpenbundelwarmtewisselaar (één mantelgang, twee buisgangen) moet 460 kW overdragen. De warme vloeistof koelt af van 90 tot 70 °C en de koude vloeistof warmt op van 10 tot 75 °C. De LMTD-correctiefactor voor deze opstelling is F = 0,8, en U = 200 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Q̇ = 460 kWF = 0,8U = 200 W/(m²·K)Th: 90 → 70 °CTc: 10 → 75 °C
A = m²
5.Moeilijk
lengteT170 °C80 °C65,89 °C30 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Warme olie (2 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) koelt af van 170 tot 80 °C in een tegenstroomwarmtewisselaar. Ze verwarmt 3 kg/s water (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) dat binnenkomt op 30 °C. Met U = 1500 W/(m²·K), vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 170 → 80 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.Moeilijk
lengteT125 °C65 °C?25 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

In een dubbelepijpwarmtewisselaar met tegenstroom stroomt hete olie (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) door de binnenbuis en koelt af van 125 tot 65 °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 20 mm, en U = 400 W/(m²·K) is op deze diameter gebaseerd. Vind de benodigde buislengte L.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 125 → 65 °Cṁc = 1,5 kg/sTc,in = 25 °CD = 20 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m

Antwoordenblad

  1. 1. ΔTlm = 34,6 K
  2. 2. Q̇ = 22,05 kW
  3. 3. A = 0,9583 m²
  4. 4. A = 88,57 m²
  5. 5. A = 4,066 m²
  6. 6. L = 106,4 m

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