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
lengteT160 °C45 °C80 °C20 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

In een tegenstroomwarmtewisselaar koelt de warme vloeistof af van 160 tot 45 °C terwijl de koude vloeistof opwarmt van 20 tot 80 °C. Vind het logaritmisch gemiddeld temperatuurverschil ΔTlm.

Th: 160 → 45 °CTc: 20 → 80 °C
ΔTlm = K
2.Makkelijk
lengteT105 °C80 °C85 °C25 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Een tegenstroomwarmtewisselaar heeft een warmtewisselend oppervlak van 3 m² en een warmtedoorgangscoëfficiënt van 500 W/(m²·K). De warme vloeistof koelt af van 105 tot 80 °C en de koude vloeistof warmt op van 25 tot 85 °C. Vind de overgedragen warmtestroom Q̇.

A = 3 m²U = 500 W/(m²·K)Th: 105 → 80 °CTc: 25 → 85 °C
Q̇ = kW
3.Gemiddeld
lengteT160 °C75 °C135 °C15 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Een pijpenbundelwarmtewisselaar (één mantelgang, twee buisgangen) moet 790 kW overdragen. De warme vloeistof koelt af van 160 tot 75 °C en de koude vloeistof warmt op van 15 tot 135 °C. De LMTD-correctiefactor voor deze opstelling is F = 0,85, en U = 300 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Q̇ = 790 kWF = 0,85U = 300 W/(m²·K)Th: 160 → 75 °CTc: 15 → 135 °C
A = m²
4.Gemiddeld
lengteT150 °C95 °C55 °C30 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Een pijpenbundelwarmtewisselaar (één mantelgang, twee buisgangen) moet 160 kW overdragen. De warme vloeistof koelt af van 150 tot 95 °C en de koude vloeistof warmt op van 30 tot 55 °C. De LMTD-correctiefactor voor deze opstelling is F = 0,92, en U = 800 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Q̇ = 160 kWF = 0,92U = 800 W/(m²·K)Th: 150 → 95 °CTc: 30 → 55 °C
A = m²
5.Moeilijk
lengteT155 °C35 °C40,14 °C10 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Warme olie (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) koelt af van 155 tot 35 °C in een tegenstroomwarmtewisselaar. Ze verwarmt 2 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 = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 155 → 35 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
6.Moeilijk
lengteT130 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂condenserende stoom

Stoom condenseert bij een constante 130 °C aan de buitenkant van de buizen van een condensor met een warmtewisselend oppervlak van 3 m² en U = 2000 W/(m²·K). Koelwater (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) komt de buizen binnen op 20 °C. Vind de uittredetemperatuur van het water Tc,out.

Ts = 130 °CA = 3 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C

Antwoordenblad

  1. 1. ΔTlm = 47,29 K
  2. 2. Q̇ = 51,9 kW
  3. 3. A = 77,49 m²
  4. 4. A = 2,75 m²
  5. 5. A = 14,25 m²
  6. 6. Tc,out = 103,8 °C

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