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
lengteT130 °C85 °C?20 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Hete olie (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) koelt af van 130 tot 85 °C in een tegenstroomwisselaar. Die verwarmt 2 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 = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 130 → 85 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
2.Makkelijk
lengteT80 °C25 °C10 °C20 °CΔT₁ΔT₂meestroom

In een meestroomwarmtewisselaar koelt de warme vloeistof af van 80 tot 25 °C terwijl de koude vloeistof opwarmt van 10 tot 20 °C. Vind het logaritmisch gemiddeld temperatuurverschil ΔTlm.

Th: 80 → 25 °CTc: 10 → 20 °C
ΔTlm = K
3.Gemiddeld
lengteT115 °C25 °C60 °C10 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Een pijpenbundelwarmtewisselaar (één mantelgang, twee buisgangen) moet 100 kW overdragen. De warme vloeistof koelt af van 115 tot 25 °C en de koude vloeistof warmt op van 10 tot 60 °C. De LMTD-correctiefactor voor deze opstelling is F = 0,9, en U = 800 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Q̇ = 100 kWF = 0,9U = 800 W/(m²·K)Th: 115 → 25 °CTc: 10 → 60 °C
A = m²
4.Gemiddeld
lengteT135 °C120 °C60 °C10 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Een tegenstroomwarmtewisselaar draagt 340 kW over. De warme vloeistof koelt af van 135 tot 120 °C en de koude vloeistof warmt op van 10 tot 60 °C. De warmtedoorgangscoëfficiënt is 1000 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Q̇ = 340 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 135 → 120 °CTc: 10 → 60 °C
A = m²
5.Moeilijk
lengteT130 °C??30 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

In een tegenstroomwarmtewisselaar hebben beide stromen dezelfde warmtecapaciteitsstroom, ṁ·cp = 3 kW/K. De warme stroom komt binnen op 130 °C en de koude stroom op 30 °C. De wisselaar heeft A = 3 m² en U = 800 W/(m²·K). Vind de uittredetemperatuur van de warme stroom Th,out.

Ch = Cc = 3 kW/KTh,in = 130 °CTc,in = 30 °CA = 3 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Moeilijk
lengteT120 °C85 °C?25 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

In een dubbelepijpwarmtewisselaar met tegenstroom stroomt hete olie (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) door de binnenbuis en koelt af van 120 tot 85 °C. Water (0,3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) in de ringspleet komt binnen op 25 °C. De binnenbuis heeft een diameter van 50 mm, en U = 400 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 = 0,3 kg/sTc,in = 25 °CD = 50 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m

Antwoordenblad

  1. 1. Tc,out = 33,46 °C
  2. 2. ΔTlm = 24,63 K
  3. 3. A = 4,511 m²
  4. 4. A = 3,72 m²
  5. 5. Th,out = 85,56 °C
  6. 6. L = 24,78 m

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