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
lengteT135 °C120 °C70 °C15 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Een tegenstroomwarmtewisselaar heeft een warmtewisselend oppervlak van 10 m² en een warmtedoorgangscoëfficiënt van 1500 W/(m²·K). De warme vloeistof koelt af van 135 tot 120 °C en de koude vloeistof warmt op van 15 tot 70 °C. Vind de overgedragen warmtestroom Q̇.

A = 10 m²U = 1500 W/(m²·K)Th: 135 → 120 °CTc: 15 → 70 °C
Q̇ = kW
2.Makkelijk
lengteT90 °C70 °C25 °C65 °CΔT₁ΔT₂meestroom

In een meestroomwarmtewisselaar koelt de warme vloeistof af van 90 tot 70 °C terwijl de koude vloeistof opwarmt van 25 tot 65 °C. Vind het logaritmisch gemiddeld temperatuurverschil ΔTlm.

Th: 90 → 70 °CTc: 25 → 65 °C
ΔTlm = K
3.Gemiddeld
lengteT85 °C55 °C25 °C35 °CΔT₁ΔT₂meestroom

Een meestroomwarmtewisselaar draagt 160 kW over. De warme vloeistof koelt af van 85 tot 55 °C en de koude vloeistof warmt op van 25 tot 35 °C. De warmtedoorgangscoëfficiënt is 500 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Q̇ = 160 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 85 → 55 °CTc: 25 → 35 °C
A = m²
4.Gemiddeld
lengteT100 °C15 °C90 °CΔT₁ΔT₂condenserende stoom

In een condensor condenseert stoom bij een constante 100 °C aan de buitenkant van de buizen. Koelwater (4 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) stroomt door de buizen en warmt op van 15 tot 90 °C. De warmtedoorgangscoëfficiënt is 3500 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Ts = 100 °Cṁ = 4 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 90 °CU = 3500 W/(m²·K)
A = m²
5.Moeilijk
lengteT145 °C50 °C?20 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

In een dubbelepijpwarmtewisselaar met tegenstroom stroomt hete olie (0,2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) door de binnenbuis en koelt af van 145 tot 50 °C. Water (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) in de ringspleet komt binnen op 20 °C. De binnenbuis heeft een diameter van 25 mm, en U = 400 W/(m²·K) is op deze diameter gebaseerd. Vind de benodigde buislengte L.

ṁh = 0,2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 145 → 50 °Cṁc = 1,5 kg/sTc,in = 20 °CD = 25 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m
6.Moeilijk
lengteT100 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂condenserende stoom

Stoom condenseert bij een constante 100 °C aan de buitenkant van de buizen van een condensor met een warmtewisselend oppervlak van 3 m² en U = 3000 W/(m²·K). Koelwater (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) komt de buizen binnen op 25 °C. Vind de uittredetemperatuur van het water Tc,out.

Ts = 100 °CA = 3 m²U = 3000 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C

Antwoordenblad

  1. 1. Q̇ = 1251 kW
  2. 2. ΔTlm = 23,39 K
  3. 3. A = 8,789 m²
  4. 4. A = 10,22 m²
  5. 5. L = 21,64 m
  6. 6. Tc,out = 91,29 °C

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