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
lengteT130 °C95 °C70 °C15 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

In een tegenstroomwarmtewisselaar koelt de warme vloeistof af van 130 tot 95 °C terwijl de koude vloeistof opwarmt van 15 tot 70 °C. Vind het logaritmisch gemiddeld temperatuurverschil ΔTlm.

Th: 130 → 95 °CTc: 15 → 70 °C
ΔTlm = K
2.Makkelijk
lengteT150 °C90 °C130 °C25 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

In een tegenstroomwarmtewisselaar koelt de warme vloeistof af van 150 tot 90 °C terwijl de koude vloeistof opwarmt van 25 tot 130 °C. Vind het logaritmisch gemiddeld temperatuurverschil ΔTlm.

Th: 150 → 90 °CTc: 25 → 130 °C
ΔTlm = K
3.Gemiddeld
lengteT100 °C30 °C50 °CΔT₁ΔT₂condenserende stoom

In een condensor condenseert stoom bij een constante 100 °C aan de buitenkant van de buizen. Koelwater (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) stroomt door de buizen en warmt op van 30 tot 50 °C. De warmtedoorgangscoëfficiënt is 3000 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Ts = 100 °Cṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 50 °CU = 3000 W/(m²·K)
A = m²
4.Gemiddeld
lengteT95 °C50 °C75 °C15 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Een pijpenbundelwarmtewisselaar (één mantelgang, twee buisgangen) moet 660 kW overdragen. De warme vloeistof koelt af van 95 tot 50 °C en de koude vloeistof warmt op van 15 tot 75 °C. De LMTD-correctiefactor voor deze opstelling is F = 0,88, en U = 500 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Q̇ = 660 kWF = 0,88U = 500 W/(m²·K)Th: 95 → 50 °CTc: 15 → 75 °C
A = m²
5.Moeilijk
lengteT105 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂condenserende stoom

Stoom condenseert bij een constante 105 °C aan de buitenkant van de buizen van een condensor met een warmtewisselend oppervlak van 5 m² en U = 2500 W/(m²·K). Koelwater (3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) komt de buizen binnen op 20 °C. Vind de uittredetemperatuur van het water Tc,out.

Ts = 105 °CA = 5 m²U = 2500 W/(m²·K)ṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
6.Moeilijk
lengteT100 °C80 °C35,5 °C30 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Warme olie (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) koelt af van 100 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 = 200 W/(m²·K), vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 100 → 80 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²

Antwoordenblad

  1. 1. ΔTlm = 69,52 K
  2. 2. ΔTlm = 38,18 K
  3. 3. A = 0,9376 m²
  4. 4. A = 55,96 m²
  5. 5. Tc,out = 73,63 °C
  6. 6. A = 6,059 m²

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