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

In een warmtewisselaar wordt 0,2 kg/s glycolmengsel (cp = 3,6 kJ/(kg·K)) verwarmd van 30 tot 65 °C. Vind de overgedragen warmtestroom Q̇.

ṁ = 0,2 kg/scp = 3,6 kJ/(kg·K)T: 30 → 65 °C
Q̇ = kW
2.Makkelijk
lengteT155 °C110 °C?20 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Hete olie (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) koelt af van 155 tot 110 °C in een tegenstroomwisselaar. Die verwarmt 0,8 kg/s water (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) dat binnenkomt op 20 °C. Er gaat geen warmte verloren naar de omgeving. Vind de uittredetemperatuur van het water Tc,out.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 155 → 110 °Cṁc = 0,8 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
3.Gemiddeld
lengteT130 °C95 °C30 °C85 °CΔT₁ΔT₂meestroom

Een meestroomwarmtewisselaar draagt 60 kW over. De warme vloeistof koelt af van 130 tot 95 °C en de koude vloeistof warmt op van 30 tot 85 °C. De warmtedoorgangscoëfficiënt is 800 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Q̇ = 60 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 130 → 95 °CTc: 30 → 85 °C
A = m²
4.Gemiddeld
lengteT175 °C140 °C150 °C25 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Een pijpenbundelwarmtewisselaar (één mantelgang, twee buisgangen) moet 90 kW overdragen. De warme vloeistof koelt af van 175 tot 140 °C en de koude vloeistof warmt op van 25 tot 150 °C. De LMTD-correctiefactor voor deze opstelling is F = 0,88, en U = 200 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Q̇ = 90 kWF = 0,88U = 200 W/(m²·K)Th: 175 → 140 °CTc: 25 → 150 °C
A = m²
5.Moeilijk
lengteT150 °C85 °C53,84 °C30 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Warme olie (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) koelt af van 150 tot 85 °C in een tegenstroomwarmtewisselaar. Ze verwarmt 3 kg/s water (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) dat binnenkomt op 30 °C. Met U = 800 W/(m²·K), vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 150 → 85 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
6.Moeilijk
lengteT140 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂condenserende stoom

Stoom condenseert bij een constante 140 °C aan de buitenkant van de buizen van een condensor met een warmtewisselend oppervlak van 2 m² en U = 1500 W/(m²·K). Koelwater (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) komt de buizen binnen op 10 °C. Vind de uittredetemperatuur van het water Tc,out.

Ts = 140 °CA = 2 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C

Antwoordenblad

  1. 1. Q̇ = 25,2 kW
  2. 2. Tc,out = 34,13 °C
  3. 3. A = 1,919 m²
  4. 4. A = 8,671 m²
  5. 5. A = 5,073 m²
  6. 6. Tc,out = 76,58 °C

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