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 °C75 °C60 °C20 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

In een tegenstroomwarmtewisselaar koelt de warme vloeistof af van 110 tot 75 °C terwijl de koude vloeistof opwarmt van 20 tot 60 °C. Vind het logaritmisch gemiddeld temperatuurverschil ΔTlm.

Th: 110 → 75 °CTc: 20 → 60 °C
ΔTlm = K
2.Makkelijk

In een warmtewisselaar wordt 3 kg/s ethanol (cp = 2,44 kJ/(kg·K)) afgekoeld van 95 tot 40 °C. Vind de overgedragen warmtestroom Q̇.

ṁ = 3 kg/scp = 2,44 kJ/(kg·K)T: 95 → 40 °C
Q̇ = kW
3.Gemiddeld
lengteT170 °C155 °C130 °C30 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Een pijpenbundelwarmtewisselaar (één mantelgang, twee buisgangen) moet 690 kW overdragen. De warme vloeistof koelt af van 170 tot 155 °C en de koude vloeistof warmt op van 30 tot 130 °C. De LMTD-correctiefactor voor deze opstelling is F = 0,88, en U = 300 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Q̇ = 690 kWF = 0,88U = 300 W/(m²·K)Th: 170 → 155 °CTc: 30 → 130 °C
A = m²
4.Gemiddeld
lengteT180 °C70 °C95 °C30 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Een tegenstroomwarmtewisselaar draagt 80 kW over. De warme vloeistof koelt af van 180 tot 70 °C en de koude vloeistof warmt op van 30 tot 95 °C. De warmtedoorgangscoëfficiënt is 1000 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Q̇ = 80 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 180 → 70 °CTc: 30 → 95 °C
A = m²
5.Moeilijk
lengteT125 °C60 °C?25 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

In een dubbelepijpwarmtewisselaar met tegenstroom stroomt hete olie (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) door de binnenbuis en koelt af van 125 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 20 mm, en U = 150 W/(m²·K) is op deze diameter gebaseerd. Vind de benodigde buislengte L.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 125 → 60 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 25 °CD = 20 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m
6.Moeilijk
lengteT180 °C??20 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

In een tegenstroomwarmtewisselaar hebben beide stromen dezelfde warmtecapaciteitsstroom, ṁ·cp = 1 kW/K. De warme stroom komt binnen op 180 °C en de koude stroom op 20 °C. De wisselaar heeft A = 5 m² en U = 200 W/(m²·K). Vind de uittredetemperatuur van de warme stroom Th,out.

Ch = Cc = 1 kW/KTh,in = 180 °CTc,in = 20 °CA = 5 m²U = 200 W/(m²·K)
Th,out = °C

Antwoordenblad

  1. 1. ΔTlm = 52,46 K
  2. 2. Q̇ = 402,6 kW
  3. 3. A = 35,04 m²
  4. 4. A = 1,34 m²
  5. 5. L = 368 m
  6. 6. Th,out = 100 °C

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