Les 13 Warmteoverdracht

• Procesbeheersing
• MBO
• Studiejaar 4

Les 13: Warmteoverdracht in een warmtewisselaar

In deze les komen de volgende onderwerpen aan bod.

Wat is warmteoverdracht?

Hulpstoffen bij warmtewisselen

Stroming in een warmtewisselaar

Warmteverschil

Weerstandslagen bij warmteoverdracht

Warmtestroom door een warmtewisselaar berekenen

 

Wat is warmteoverdracht?

de stroming van warmte-energie. In de procesindustrie gebruik je voor warmteoverdracht meestal een warmtewisselaar.

Bewerkingen waarbij warmte moet worden toegevoegd of juist moet worden afgevoerd zijn:

verwarming, koeling, verdamping, condensatie, invriezing.

Voor een warmtewisselaar heb je het volgende nodig:

een hulpstof

een temperatuurverschil

een warmtewisselaar

een warmteproducent of koudeproducent

Hulpstof

Hulpstoffen geven warmte af aan een product of stof, zodat het product opwarmt. Hulpstoffen kunnen ook warmte opnemen, zodat het product afkoelt.

Factoren keuze hulpstof:

het temperatuurgebied

de soortelijke warmte

de warmtegeleidingscoëfficiënt

de kubieke uitzettingscoëfficiënt

de energie die nodig is om de hulpstof te laten circuleren

de stabiliteit

de kosten

Hulpstoffen voor het toevoeren van warmte

Water

Stoom

Hoogkokende vloeistof

Olie

Hulpstoffen voor het afvoeren van warmte

Gelijkstroom

Tegenstroom

Temperatuurverschil (ΔT): de warmtestroom bij warmtewisselaars.

ΔT in °C = ΔT in K.

Gelijkstroom: bij gelijkstroom kun je het logaritmische gemiddelde temperatuurverschil berekenen.

Gelijkstroom

ΔTgroot =110 °C
ΔTklein = 30 °C

​ln(​30​​110​​)​​(110−30)​​=61,5

Bereken het temp gem bij een tegenstroom T hoog is 70 T laag is 10°C

Tegenstroom

ΔTgem = (ΔTgroot+ΔTklein)/2

[Tabel NA 37]

Weerstandslagen bij warmteoverdracht

Bij indirecte warmteoverdracht is er geen direct contact tussen je product en de hulpstof, maar heb je te maken met verschillende weerstandslagen.

Scheidingswand

Vuillaagje

Filmlaagje

Je kunt filmlaagjes dunner maken door:

een gladde scheidingswand met zo min mogelijk vuil

de stroomsnelheid te verhogen

de temperatuur te verhogen

Warmtestroom door een warmtewisselaar berekenen

Je kunt de warmtestroom door een warmtewisselaar als volgt berekenen:
Фw = U x A x Δ Tgem

Hierin is:

Фw = de warmtestroom [W] of [J/s]

U = de warmtedoorgangscoëfficiënt of warmteoverdrachtscoëfficiënt [W/(m² · K)]

A = de oppervlakte van de warmtewisselaar [m2] 

Warmtewisselaar U=1000W
A = 20m2
T =45°C
Фw = U x A x Δ Tgem
Hoe groot is de warmtestroom max.