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
lengteT120 °C50 °C40 °C10 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

In een tegenstroomwarmtewisselaar koelt de warme vloeistof af van 120 tot 50 °C terwijl de koude vloeistof opwarmt van 10 tot 40 °C. Vind het logaritmisch gemiddeld temperatuurverschil ΔTlm.

Th: 120 → 50 °CTc: 10 → 40 °C
ΔTlm = K
2.Makkelijk
lengteT145 °C50 °C?10 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Hete olie (2 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) koelt af van 145 tot 50 °C in een tegenstroomwisselaar. Die verwarmt 3 kg/s water (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) dat binnenkomt op 10 °C. Er gaat geen warmte verloren naar de omgeving. Vind de uittredetemperatuur van het water Tc,out.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 145 → 50 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
3.Gemiddeld
lengteT115 °C85 °C85 °C30 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Een tegenstroomwarmtewisselaar draagt 120 kW over. De warme vloeistof koelt af van 115 tot 85 °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 = 120 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 115 → 85 °CTc: 30 → 85 °C
A = m²
4.Gemiddeld
lengteT110 °C30 °C60 °CΔT₁ΔT₂condenserende stoom

In een condensor condenseert stoom bij een constante 110 °C aan de buitenkant van de buizen. Koelwater (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) stroomt door de buizen en warmt op van 30 tot 60 °C. De warmtedoorgangscoëfficiënt is 2500 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Ts = 110 °Cṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 60 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
5.Moeilijk
lengteT90 °C55 °C?25 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

In een dubbelepijpwarmtewisselaar met tegenstroom stroomt hete olie (0,3 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) door de binnenbuis en koelt af van 90 tot 55 °C. Water (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) in de ringspleet komt binnen op 25 °C. De binnenbuis heeft een diameter van 40 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: 90 → 55 °Cṁc = 1,5 kg/sTc,in = 25 °CD = 40 mmU = 250 W/(m²·K)
L = m
6.Moeilijk
lengteT120 °C85 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂meestroom

In een dubbelepijpwarmtewisselaar met meestroom stroomt hete olie (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) door de binnenbuis en koelt af van 120 tot 85 °C. Water (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) in de ringspleet komt binnen op 25 °C. De binnenbuis heeft een diameter van 40 mm, en U = 200 W/(m²·K) is op deze diameter gebaseerd. Vind de benodigde buislengte L.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 120 → 85 °Cṁc = 0,5 kg/sTc,in = 25 °CD = 40 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m

Antwoordenblad

  1. 1. ΔTlm = 57,71 K
  2. 2. Tc,out = 47,88 °C
  3. 3. A = 3,637 m²
  4. 4. A = 1,179 m²
  5. 5. L = 19,16 m
  6. 6. L = 55,92 m

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