Rekenhulpen voor warmteoverdracht
13 berekeningen voor energiebalansen, warmtewisselaars, isolatie en opwarm- of afkoeltijden, met formule en oefenopgaven.
Energiebalansen
Voelbare warmte
Zonder faseovergang. cp verandert met de temperatuur: neem de waarde bij de gemiddelde temperatuur. Negatief resultaat = afgevoerde warmte.
Latente warmte (stoom, ijs)
Alleen latente warmte (verzadigde stoom condenseert tot verzadigd condensaat). Nakoelen van het condensaat geeft wat extra voelbare warmte. Waarden uit stoomtabellen, afgerond.
Mengtemperatuur van twee stromen
Hetzelfde medium in beide stromen (zelfde cp), zonder faseovergang en verliezen. Werkt ook met massa's (kg) voor een menging in een tank.
Energie om een tank op te warmen
Zonder warmteverliezen van de tank en zonder het metaal van het vat: tel 10 tot 30 % bij volgens de isolatie. Elektrisch dompelelement η ≈ 100 %; gasbrander 80 tot 90 %.
Warmtewisselaars
Warmtebalans van een wisselaar: uitlaattemperatuur
Gaat uit van geen verliezen naar buiten. Ligt de berekende koude uitlaat boven de warme inlaat, dan kloppen debieten of temperaturen niet.
LMTD en benodigd oppervlak
Geldig voor zuivere tegenstroom of meestroom. Bij een meergangs pijpenbundelwisselaar de LMTD vermenigvuldigen met de correctiefactor F (vaak 0,8 tot 0,95).
Effectiviteit-NTU (tegenstroomwisselaar)
Om een bestaande wisselaar te controleren als U en A bekend zijn maar de uitlaten niet. C = ṁ × cp; zijn beide C gelijk, dan ε = NTU ÷ (1 + NTU).
Globale U (films en vervuiling)
Dunne wand: binnen- en buitenoppervlak gelijk genomen. k: koolstofstaal ≈ 45, rvs ≈ 16, koper ≈ 385 W/m·K. Rf koeltorenwater: 0,0002 tot 0,0004 m²·K/W.
Geleiding, isolatie en straling
Geleiding door een vlakke wand (2 lagen)
Zet L₂ = 0 voor één laag. hₒ in stilstaande lucht met straling: 8 tot 12 W/m²·K; bij wind: 20 tot 40. k vuurvaste steen ≈ 1, minerale wol ≈ 0,04 tot 0,06 W/m·K.
Warmteverlies van een geïsoleerde leiding
Radiale geleiding (Incropera); stalen wand en inwendige film verwaarloosd (veilige kant). hₒ moet de straling bevatten. Oppervlak boven 60 °C: verbrandingsgevaar.
Straling tussen oppervlakken
Grijze stralers, σ = 5,67 × 10⁻⁸ W/m²·K⁴, temperaturen in kelvin. ε₂ alleen voor evenwijdige platen. ε: geoxideerd staal ≈ 0,8, verf ≈ 0,9, gepolijst aluminium ≈ 0,05.
Opwarm- en afkoeltijden
Afkoeling van een tank (wet van Newton)
Goed gemengde vloeistof (geconcentreerd model), constante UA, zonder aftap of toevoer. Om UA te vinden: een temperatuurdaling over enkele uren noteren en de formule omkeren.
Opwarmtijd van een batch (stoomspiraal)
Geroerd vat, verzadigde stoom op constante temperatuur, verliezen verwaarloosd. Verzadigde stoom: 1 bar(o) ≈ 120 °C, 3 bar(o) ≈ 144 °C, 7 bar(o) ≈ 170 °C.
Hulpmiddelen om te leren en te controleren. De vermelde bereiken zijn algemene richtwaarden: volg altijd de procedures, vergunningen en instructies van uw installatie. Er wordt niets verzonden: de berekeningen gebeuren in uw browser.