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
lengteT90 °C70 °C55 °C25 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

In een tegenstroomwarmtewisselaar koelt de warme vloeistof af van 90 tot 70 °C terwijl de koude vloeistof opwarmt van 25 tot 55 °C. Vind het logaritmisch gemiddeld temperatuurverschil ΔTlm.

Th: 90 → 70 °CTc: 25 → 55 °C
ΔTlm = K
2.Makkelijk
lengteT165 °C95 °C?15 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Hete olie (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) koelt af van 165 tot 95 °C in een tegenstroomwisselaar. Die verwarmt 2 kg/s water (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) dat binnenkomt op 15 °C. Er gaat geen warmte verloren naar de omgeving. Vind de uittredetemperatuur van het water Tc,out.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 165 → 95 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
3.Gemiddeld
lengteT140 °C15 °C70 °CΔT₁ΔT₂condenserende stoom

In een condensor condenseert stoom bij een constante 140 °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 70 °C. De warmtedoorgangscoëfficiënt is 1000 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Ts = 140 °Cṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 70 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
4.Gemiddeld
lengteT80 °C35 °C65 °C15 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Een pijpenbundelwarmtewisselaar (één mantelgang, twee buisgangen) moet 480 kW overdragen. De warme vloeistof koelt af van 80 tot 35 °C en de koude vloeistof warmt op van 15 tot 65 °C. De LMTD-correctiefactor voor deze opstelling is F = 0,8, en U = 200 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Q̇ = 480 kWF = 0,8U = 200 W/(m²·K)Th: 80 → 35 °CTc: 15 → 65 °C
A = m²
5.Moeilijk
lengteT145 °C60 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂meestroom

In een dubbelepijpwarmtewisselaar met meestroom stroomt hete olie (0,3 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) door de binnenbuis en koelt af van 145 tot 60 °C. Water (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) in de ringspleet komt binnen op 25 °C. De binnenbuis heeft een diameter van 50 mm, en U = 250 W/(m²·K) is op deze diameter gebaseerd. Vind de benodigde buislengte L.

ṁh = 0,3 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 145 → 60 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 25 °CD = 50 mmU = 250 W/(m²·K)
L = m
6.Moeilijk
lengteT120 °C45 °C42,51 °C15 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Warme olie (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) koelt af van 120 tot 45 °C in een tegenstroomwarmtewisselaar. Ze verwarmt 1,5 kg/s water (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) dat binnenkomt op 15 °C. Met U = 1000 W/(m²·K), vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 120 → 45 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²

Antwoordenblad

  1. 1. ΔTlm = 39,79 K
  2. 2. Tc,out = 46,4 °C
  3. 3. A = 7,271 m²
  4. 4. A = 172,6 m²
  5. 5. L = 29,22 m
  6. 6. A = 3,447 m²

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