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
lengteT110 °C50 °C?30 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Hete olie (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) koelt af van 110 tot 50 °C in een tegenstroomwisselaar. Die verwarmt 3 kg/s water (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) dat binnenkomt op 30 °C. Er gaat geen warmte verloren naar de omgeving. Vind de uittredetemperatuur van het water Tc,out.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 110 → 50 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
2.Makkelijk
lengteT80 °C60 °C25 °C10 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

In een tegenstroomwarmtewisselaar koelt de warme vloeistof af van 80 tot 60 °C terwijl de koude vloeistof opwarmt van 10 tot 25 °C. Vind het logaritmisch gemiddeld temperatuurverschil ΔTlm.

Th: 80 → 60 °CTc: 10 → 25 °C
ΔTlm = K
3.Gemiddeld
lengteT175 °C40 °C80 °C25 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Een pijpenbundelwarmtewisselaar (één mantelgang, twee buisgangen) moet 250 kW overdragen. De warme vloeistof koelt af van 175 tot 40 °C en de koude vloeistof warmt op van 25 tot 80 °C. De LMTD-correctiefactor voor deze opstelling is F = 0,92, en U = 800 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Q̇ = 250 kWF = 0,92U = 800 W/(m²·K)Th: 175 → 40 °CTc: 25 → 80 °C
A = m²
4.Gemiddeld
lengteT105 °C25 °C35 °C10 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Een pijpenbundelwarmtewisselaar (één mantelgang, twee buisgangen) moet 180 kW overdragen. De warme vloeistof koelt af van 105 tot 25 °C en de koude vloeistof warmt op van 10 tot 35 °C. De LMTD-correctiefactor voor deze opstelling is F = 0,95, en U = 800 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Q̇ = 180 kWF = 0,95U = 800 W/(m²·K)Th: 105 → 25 °CTc: 10 → 35 °C
A = m²
5.Moeilijk
lengteT130 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂condenserende stoom

Stoom condenseert bij een constante 130 °C aan de buitenkant van de buizen van een condensor met een warmtewisselend oppervlak van 4 m² en U = 2000 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 = 130 °CA = 4 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
6.Moeilijk
lengteT105 °C80 °C42,51 °C15 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Warme olie (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) koelt af van 105 tot 80 °C in een tegenstroomwarmtewisselaar. Ze verwarmt 1 kg/s water (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) dat binnenkomt op 15 °C. Met U = 1500 W/(m²·K), vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 105 → 80 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²

Antwoordenblad

  1. 1. Tc,out = 35,5 °C
  2. 2. ΔTlm = 52,46 K
  3. 3. A = 7,837 m²
  4. 4. A = 6,633 m²
  5. 5. Tc,out = 114,5 °C
  6. 6. A = 1,203 m²

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