Springen naar inhoud

Proceskunde: warmtewisselaar effectiviteit



  • Log in om te kunnen reageren

#1

Uomo Universale

    Uomo Universale


  • >250 berichten
  • 411 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 21 december 2012 - 10:01

Water van 90°C met een debiet van 0.0667 mol/s wordt gekoeld door olie met een debiet van 2.3 kg/s, een inkomende temperatuur van 20.4°C en cLaTeX = 1.83 kJ/kg K in een gelijkstroomwarmtewisselaar met een warmteoverdracht van 5500 W/K.
(a) Hoeveel warmte wordt er per uur overgedragen?
(b) Wat is de temperatuur van het uitgaande water?
© hoe kunnen we hetzelfde waterdebiet efficiënter afkoelen in dezelfde warmtewisselaar in gelijkstroom? Tot welke temperatuur kunnen we het water dan afkoelen?

--------------------------------------------------------------------------

Ik zou dit oplossen aan de hand van de effectiviteit van een warmtewisselaar.

Tekening: 07-08 eerste zit chemie en voeding vraag 1.jpg

Gegeven:
Thi = 90°C
W = 0.0667 mol/s = 1.2006 g/s
O = 2.3 kg/s
Tci = 20.4°C
LaTeX = 1.83 kJ/kg K
U A = 5 500 W/K
LaTeX = 4.208 kJ/kg K (uit tabel gehaald bij 90°C)

Oplossing:
(a)
LaTeX
LaTeX
Bijgevolg is dus LaTeX en LaTeX

Nu bereken ik de effectiviteit:
LaTeX
LaTeX

Hiermee kan ik de warmteoverdracht per uur bepalen:
LaTeX

(b) Verder weet ik dat LaTeX
Maar als ik hier de temperatuur van het uitgaande water wil uithalen kom ik iets negatiefs uit. Waarschijnlijk is dus bij (a) iets fout gelopen. Iemand die ziet wat?

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 21 december 2012 - 12:13

(b) Verder weet ik dat Geplaatste afbeelding
Maar als ik hier de temperatuur van het uitgaande water wil uithalen kom ik iets negatiefs uit.

Dan doe je iets fout want je zou hieruit toch echt een normale waarde voor Tho moeten vinden. Slordig.

Overigens is de eerder berekende q fout. Alweer slordig.

Water van 90°C met een debiet van 0.0667 mol/s wordt gekoeld

Een debietje van slechts 0,0667 mol/s? Serieus? Zal wel weer een slordigheid van jou zijn want met zo'n onbenullig debietje is dit hele vraagstuk zinloos, vooral vraag (c ).

Er bestaan geen warmtewisselaars met een ε = 1 dus als je dat vindt moet je je ernstig afvragen wat er mis is. Dat waterdebiet bijvoorbeeld moet wellicht 0,0667 kmol/s zijn.
Hydrogen economy is a Hype.

#3

Uomo Universale

    Uomo Universale


  • >250 berichten
  • 411 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 21 december 2012 - 16:36

Dan doe je iets fout want je zou hieruit toch echt een normale waarde voor Tho moeten vinden. Slordig.

Overigens is de eerder berekende q fout. Alweer slordig.
[/b]Een debietje van slechts 0,0667 mol/s? Serieus? Zal wel weer een slordigheid van jou zijn want met zo'n onbenullig debietje is dit hele vraagstuk zinloos, vooral vraag (c ).

Er bestaan geen warmtewisselaars met een ε = 1 dus als je dat vindt moet je je ernstig afvragen wat er mis is. Dat waterdebiet bijvoorbeeld moet wellicht 0,0667 kmol/s zijn.

Bij het uitschrijven was er bij die q inderdaad een foutje geslopen. Ik bedoelde natuurlijk megajoule in plaats van kilojoule. Als je werkt met die megajoule kwam je volgens mij op een negatieve waarde.

In verband met dat kleine debiet. Zo is het werkelijk hoe het in de opgave staat. Ik vond dit zelf ook nogal laag, maar het zij zo.
Ik heb de oefening nu eens gedaan zoals jij voorstelde, dus via kilomol in plaats van mol en daarbij kom ik volgende zaken uit:

(a)
LaTeX
LaTeX
Bijgevolg is dus LaTeX en LaTeX

Nu bereken ik de effectiviteit:
LaTeX
LaTeX

Hiermee kan ik de warmteoverdracht per uur bepalen:
LaTeX

(b) Verder weet ik dat LaTeX
Als ik dit verder uitwerk bekom ik Tho = 61.22°C

Dit lijkt me wel een realistische waarde.. Is de hierboven gebruikte methode correct?


© Meteen dacht ik natuurlijk aan "een wisselstroom warmtewisselaar", maar de vraag insinueert dat het via een gelijkstroom warmtewisselaar moet. Als oplossing zou ik zeggen dat de temperatuur van de olie, dus Tci, een stuk lager moet zijn als je een efficiëntere afkoeling wil. Ik vraag me dan wel af hoe ik dan moet bepalen tot welke temperatuur we dan kunnen afkoelen, want dit hangt natuurlijk af van hoeveel lager we Tci nemen.. Suggesties hierbij?

#4

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 21 december 2012 - 17:20

Bij het uitschrijven was er bij die q inderdaad een foutje geslopen. Ik bedoelde natuurlijk megajoule in plaats van kilojoule. Als je werkt met die megajoule kwam je volgens mij op een negatieve waarde.

Je zat in jouw berekening van q inderdaad een factor 1000 mis, maar ik dacht dat je met die 1054 kJ/h verder rekende om Tho te bepalen.

De fout in q waar ik eigenlijk op doelde is dat je in jouw formule met Cc rekende in plaats van CH

En nu doe je dat weer waardoor je een veel te hoge q krijgt.
Hydrogen economy is a Hype.

#5

Uomo Universale

    Uomo Universale


  • >250 berichten
  • 411 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 23 december 2012 - 09:56

Je zat in jouw berekening van q inderdaad een factor 1000 mis, maar ik dacht dat je met die 1054 kJ/h verder rekende om Tho te bepalen.

De fout in q waar ik eigenlijk op doelde is dat je in jouw formule met Cc rekende in plaats van CH

En nu doe je dat weer waardoor je een veel te hoge q krijgt.

Dus volgens jou is de formule LaTeX ?

Dat is niet de formule die ik terugvind in mijn cursus..Heb je misschien een linkje naar waar men met die formule werkt?

#6

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 23 december 2012 - 12:33

De formule voor q die in jouw cursusboek zou moeten staan is:

q = ε Cmin(Thi - Tci)

en in dat eerste vraagstuk met 0,0667 mol/s is Cmin gelijk aan CH niet Cc zoals jij gebruikte.
Hydrogen economy is a Hype.

#7

Uomo Universale

    Uomo Universale


  • >250 berichten
  • 411 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 23 december 2012 - 18:06

De formule voor q die in jouw cursusboek zou moeten staan is:

q = ε Cmin(Thi - Tci)

en in dat eerste vraagstuk met 0,0667 mol/s is Cmin gelijk aan CH niet Cc zoals jij gebruikte.

Dat klopt inderdaad, maar ik dacht dat we dat "eerste vraagstuk" al niet meer in beschouwing namen vanwege die enorm lage waarde van 0.0667 mol/s. Vandaar de verwarring. Maar in het zogenaamde "tweede vraagstuk" waarbij dus met kilomol gewerkt wordt, daar is de oplossing dan toch juist of niet?

En heb je enig idee of mijn antwoord op vraag c juist is, en zo ja hoe ik dan precies die temperatuur kan bepalen?

#8

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 23 december 2012 - 19:56

Maar in het zogenaamde "tweede vraagstuk" waarbij dus met kilomol gewerkt wordt, daar is de oplossing dan toch juist of niet?

Juist.

En heb je enig idee of mijn antwoord op vraag c juist is, en zo ja hoe ik dan precies die temperatuur kan bepalen?

Niet juist.
Hydrogen economy is a Hype.

#9

Uomo Universale

    Uomo Universale


  • >250 berichten
  • 411 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 24 december 2012 - 11:56

Oké, volgens mij wordt het waterdebiet efficiënter afgekoeld als de warmteoverdracht q hoger is. Deze kan hoger zijn door ofwel de effectiviteit, ofwel de Cmin ofwel de Tci te verhogen.

- Als ik alle waarden constant houdt en mijn effectiviteit plot ten opzichte van een variabele Cmin, dan vertelt mijn GRM mij dat in de limiet gaande naar 0 vanaf rechts mijn effectiviteit oneindig wordt. Dit kan natuurlijk niet dus ben ik waarschijnlijk hier in de fout gegaan alhoewel ik niet meteen zie waar/hoe..

- Dit is natuurlijk nog vreemder als ik mijn q wil veranderen door Cmin aan te passen, want q wordt natuurlijk groter als Cmin groter wordt, alhoewel de effectiviteit volgens het vorig puntje zou verlagen.

- Mijn derde optie is de Tci veranderen, maar daarvan zei jij al dat dit fout is.

Ik kom er met andere woorden niet meteen uit, zin om een hint te geven?

#10

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 24 december 2012 - 12:17

Als je Cmin in de formules gaat vergroten vergeet je dat het al snel niet meer Cmin is, want groter dan Cmax wordt.

Je moet Cc vergroten door O te vergroten.
Hydrogen economy is a Hype.

#11

Uomo Universale

    Uomo Universale


  • >250 berichten
  • 411 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 24 december 2012 - 16:58

Als je Cmin in de formules gaat vergroten vergeet je dat het al snel niet meer Cmin is, want groter dan Cmax wordt.

Je moet Cc vergroten door O te vergroten.

Oké, als ik even alle gevoel voor realiteit verlies, kan ik zeggen dat ik mijn oliedebiet oneindig groot laat worden, Cc is dan ook oneindig en is dan logischerwijs Cmax.

Als ik dan de effectiviteit bepaal, vallen er enkele termen weg en krijg ik LaTeX , wat een warmteoverdracht geeft van q = 233.03 kJ/s.

Hiermee kan ik dan de uitgaande temperatuur van het water bepalen, zijnde 43.86°C.



Is dit volgens jou wat moet bekomen worden?

#12

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 24 december 2012 - 17:15

Als ik dan de effectiviteit bepaal, vallen er enkele termen weg en krijg ik Geplaatste afbeelding

Fout.
De rest is dus ook fout.
Hydrogen economy is a Hype.

#13

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 25 december 2012 - 11:15

Negeer mijn vorige bericht maar, want ik had blijkbaar zelf een rekenfout gemaakt.

Als ik dan de effectiviteit bepaal, vallen er enkele termen weg en krijg ik Geplaatste afbeelding , wat een warmteoverdracht geeft van q = 233.03 kJ/s.

Hiermee kan ik dan de uitgaande temperatuur van het water bepalen, zijnde 43.86°C.

Alle getallen zijn juist.
Hydrogen economy is a Hype.

#14

Uomo Universale

    Uomo Universale


  • >250 berichten
  • 411 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 25 december 2012 - 15:59

Oké, enorm bedankt voor de hulp Fred!






Also tagged with one or more of these keywords: natuurkunde

0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures