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
lengteT145 °C50 °C?15 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Hete olie (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) koelt af van 145 tot 50 °C in een tegenstroomwisselaar. Die verwarmt 1 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 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 145 → 50 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
2.Makkelijk
lengteT160 °C85 °C105 °C25 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

In een tegenstroomwarmtewisselaar koelt de warme vloeistof af van 160 tot 85 °C terwijl de koude vloeistof opwarmt van 25 tot 105 °C. Vind het logaritmisch gemiddeld temperatuurverschil ΔTlm.

Th: 160 → 85 °CTc: 25 → 105 °C
ΔTlm = K
3.Gemiddeld
lengteT95 °C60 °C55 °C25 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Een pijpenbundelwarmtewisselaar (één mantelgang, twee buisgangen) moet 640 kW overdragen. De warme vloeistof koelt af van 95 tot 60 °C en de koude vloeistof warmt op van 25 tot 55 °C. De LMTD-correctiefactor voor deze opstelling is F = 0,92, en U = 1000 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Q̇ = 640 kWF = 0,92U = 1000 W/(m²·K)Th: 95 → 60 °CTc: 25 → 55 °C
A = m²
4.Gemiddeld
lengteT115 °C75 °C10 °C40 °CΔT₁ΔT₂meestroom

Een meestroomwarmtewisselaar draagt 380 kW over. De warme vloeistof koelt af van 115 tot 75 °C en de koude vloeistof warmt op van 10 tot 40 °C. De warmtedoorgangscoëfficiënt is 500 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Q̇ = 380 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 115 → 75 °CTc: 10 → 40 °C
A = m²
5.Moeilijk
lengteT130 °C95 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂meestroom

In een dubbelepijpwarmtewisselaar met meestroom stroomt hete olie (0,2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) door de binnenbuis en koelt af van 130 tot 95 °C. Water (0,8 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) in de ringspleet komt binnen op 25 °C. De binnenbuis heeft een diameter van 20 mm, en U = 250 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: 130 → 95 °Cṁc = 0,8 kg/sTc,in = 25 °CD = 20 mmU = 250 W/(m²·K)
L = m
6.Moeilijk
lengteT165 °C95 °C35,93 °C15 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Warme olie (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) koelt af van 165 tot 95 °C in een tegenstroomwarmtewisselaar. Ze verwarmt 3 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 = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 165 → 95 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²

Antwoordenblad

  1. 1. Tc,out = 67,27 °C
  2. 2. ΔTlm = 57,46 K
  3. 3. A = 18,58 m²
  4. 4. A = 11,93 m²
  5. 5. L = 12,27 m
  6. 6. A = 2,559 m²

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