Opdracht warmteoverdrachts-coëfficiënt 

Opdracht:

Warmteoverdracht is een essentieel onderdeel in de chemische industrie. Het wordt toegepast om processen op te warmen en/of te koelen. Een warmtewisselaar is een apparaat waarin warmte wordt uitgewisseld. Verschillende principes zijn te verkrijgen op de markt vaak gekozen op het type proces.

Er bestaan veel verschillende typen warmtewisselaars. Daarmee kan een grote range aan toepassingen voorzien worden. Bij het gebruik van warmtewisselaars dient echter rekening gehouden te worden met natuurlijke grenzen. Hierbij valt te denken aan extreme temperaturen, extreme drukken, corrosieve media en ernstige vervuiling of deeltjes. In verschillende industrieën worden warmtewisselaars gebruikt voor verwarming/koeling, dan wel warmteterugwinning:

De warmteoverdrachtscoëfficiënt (symbool k, uitgedrukt in W/m²K) is een maat voor de warmteoverdracht bij convectie (in tegenstelling tot warmteoverdracht door geleiding).

Voor de warmteoverdracht geldt:

š‘„=kš“Δš‘‡

waarin š‘„ de warmtestroom is (in W), š“ het oppervlak waardoor de warmteoverdracht plaatsvindt (in m²) en Δš‘‡ het temperatuurverschil (in K).

De waarde van ā„Ž wordt bepaald door de stroming van lucht langs een warmte-afgevend of warmte-ontvangend oppervlak. Hoe sterker de stroming, des te hoger ā„Ž zal zijn. Halverwege de vorige eeuw werd de volgende formule gebruikt voor het vaststellen van de warmteoverdrachtscoëfficiënt:

 

 

Een platenwarmtewisselaar is een specifiek type warmtewisselaar. Een platenwarmtewisselaar bestaat uit een aantal dunne, geribbelde platen. Deze platen worden tegen elkaar aangedrukt in een frame, waarbij de randen van de platen zijn voorzien van een pakking of waarbij de platen aan de randen aan elkaar worden gelast. Op deze manier ontstaan parallelle kanalen tussen de platen. De ene vloeistof wordt door de even kanalen geleid, terwijl de andere vloeistof door de oneven kanalen wordt geleid. Als er een temperatuurverschil bestaat tussen de twee vloeistoffen, zal warmte door de platen heen van de warme vloeistof naar de koudere vloeistof worden overgedragen.

Opdracht:

In de fabriek bevinden zich verschillende warmtewisselaars. 
Zoek via de P&ID één van de warmtewisselaars. 
Start de sectie op via de startprocedure en stabiliseer het proces.
Bepaal het temperatuursverloop van het proces en van de hulpstof (stoom of koelwater). 
Zet dit uit in een grafiek en bepaal de Tm gemiddeld.
Zoek via deze site naar de werktuigbouwkundige tekening van de warmtewisselaar en bepaal het warmte-overdragend oppervlak.
Met de formule Q = m * C * Td wordt de energie berekend.
Met de formule Q = k . A . Tm is de overall-coefficent te berekenen.

Alle berekeningen in een Excel bestand verwerken.