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

In een warmtewisselaar wordt 1 kg/s lichte olie (cp = 2,1 kJ/(kg·K)) verwarmd van 25 tot 90 °C. Vind de overgedragen warmtestroom Q̇.

ṁ = 1 kg/scp = 2,1 kJ/(kg·K)T: 25 → 90 °C
Q̇ = kW
2.Makkelijk
lengteT130 °C30 °C120 °C15 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

In een tegenstroomwarmtewisselaar koelt de warme vloeistof af van 130 tot 30 °C terwijl de koude vloeistof opwarmt van 15 tot 120 °C. Vind het logaritmisch gemiddeld temperatuurverschil ΔTlm.

Th: 130 → 30 °CTc: 15 → 120 °C
ΔTlm = K
3.Gemiddeld
lengteT120 °C20 °C100 °CΔT₁ΔT₂condenserende stoom

In een condensor condenseert stoom bij een constante 120 °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 20 tot 100 °C. De warmtedoorgangscoëfficiënt is 2500 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Ts = 120 °Cṁ = 5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 100 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
4.Gemiddeld
lengteT165 °C130 °C145 °C15 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Een pijpenbundelwarmtewisselaar (één mantelgang, twee buisgangen) moet 60 kW overdragen. De warme vloeistof koelt af van 165 tot 130 °C en de koude vloeistof warmt op van 15 tot 145 °C. De LMTD-correctiefactor voor deze opstelling is F = 0,88, en U = 1000 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Q̇ = 60 kWF = 0,88U = 1000 W/(m²·K)Th: 165 → 130 °CTc: 15 → 145 °C
A = m²
5.Moeilijk
lengteT125 °C70 °C79,34 °C30 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Warme olie (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) koelt af van 125 tot 70 °C in een tegenstroomwarmtewisselaar. Ze verwarmt 1 kg/s water (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) dat binnenkomt op 30 °C. Met U = 200 W/(m²·K), vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 125 → 70 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.Moeilijk
lengteT130 °C80 °C14,19 °C10 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Warme olie (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) koelt af van 130 tot 80 °C in een tegenstroomwarmtewisselaar. Ze verwarmt 3 kg/s water (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) dat binnenkomt op 10 °C. Met U = 300 W/(m²·K), vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 130 → 80 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

Antwoordenblad

  1. 1. Q̇ = 136,5 kW
  2. 2. ΔTlm = 12,33 K
  3. 3. A = 13,45 m²
  4. 4. A = 1,255 m²
  5. 5. A = 24,11 m²
  6. 6. A = 1,923 m²

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