Voor alle processen die in de industrie plaatsvinden is energie nodig en/of komt energie vrij. Eén van de meest gebruikte vormen van energie in de industrie is warmte. In deze les gaan we in op hoe warmte werkt en welke apparaten worden gebruikt om warmte (energie) aan een proces toe- of af te voeren.
Bij deze les horen de volgende bronmaterialen:
Na-23-19 Warmteconstanten
Na-23-22 Warmteoverdracht
Pt-3-20 Warmtewisselen
Pt-23-21 Warmtewisselaars
Pt-3-22 Berekeningen van warmtewisselen
Pt-23-32 Verwarmen en condenseren
Je vindt deze bronnen op sharepoint.
Opfrissen kennis over warmte
Bekijk onderstaande video om je kennis over warmte en temperatuur op peil te brengen of op te frissen.
In de levensmiddelentechnologie wordt veel warmte gebruikt voor het maken van producten.
Bekijk het volgende filmpje, klik hier of in het vak hieronder.
Warmte-overdracht in een platenwarmtewisselaar
In de afbeelding hiernaast zie je een plaat uit een platenwarmtewisselaar getekend. Aan de ene zijde van de plaat stroomt het warme medium (stoom) aan de andere kant het produkt (melk). De warmte stroomt van de warme stroom naar de koude stroom. De hoeveelheid warmte die per tijdseenheid van de warme stroom door de plaat naar de koude stroom stroomt noemen we de warmtestroom \(\Phi_w\) (\(\Phi \, of \, \phi \,is\, griekse\, letter\, Fi\)).
\(\Phi_w = \frac{Q}{t}\)
\(\Phi_w\) warmtestroom [J/s = W]
Q : warmte [J]
t : tijd [s]
Omdat één Joule maar heel weinig warmte (energie) is gebruiken we meestal kiloJoule (kJ).
1000 J = 1 kJ.
Vergelijkbaar met massabalansen geldt voor energie (warmte) dat de hoeveelheid energie die je ergens in stopt gelijk moet zijn aan de hoeveelheid energie (warmte) die eruit moet komen. Voor warmteoverdrachtsprocessen geldt dat de warmtestroom overal in het proces even groot is.
Dus de hoeveelheid warmte die van de warme stroom naar de wand van de warmtewisselaar gaat en de hoeveelheid warmte die van de wand van de warmtewisselaar naar de koude stroom gaat is even groot. In formulevorm:
\(\Phi_w, warme stroom \to plaat =\Phi_w, door \space plaat =\Phi_w, plaat \to koude stroom\)
In het plaatje is dat de oranje pijl.
Warmteoverdracht
Warmte kan zich op 3 manieren verplaatsen. In les Na-23-22 warmteoverdracht wordt dit uitgebreid uitgelegd. De 3 mogelijke vormen van warmteoverdracht zijn:
stroming (in vloeistoffen en gassen)
geleiding (in vaste stoffen)
straling (bij hete voorwerpen en in vacuüm)
Als we naar de plaat uit de warmtewisselaar kijken dan zien we dat de warmte eerst van de warme stroom naar de plaat gaat. De warme stroom is een gas of vloeistof (in dit geval stoom) en daarom hebben we hier te maken met warmteoverdracht door stroming.
De warmte overdracht door stroming kunnen we berekenen met:
\(\Delta T\): temperatuurverschil tussen koude en warme kant van de plaat
Je vindt deze formule in tabellenboek C, tabel 57.
Van de plaat naar de koude stroom vindt de warmteoverdracht weer door stroming plaats (melk is een vloeistof).
Omdat de warmtestroom overal gelijk is kunnen we de formules van stroming en geleiding aan elkaar gelijk stellen, we krijgen dan een nieuwe formule waarmee in één keer de hele warmtestroom kunnen berekenen.
Om de nieuwe formule te kunnen bepalen zetten we de \(\Delta T\)'s aan één kant en vullen we die in onderstaande formule in:
Met deze formule kun je de warmteoverdracht door een vlakke plaat uitrekenen, als je een plaat hebt die uit 2 of meer lagen bestaat tel je diktes en de lambda's als volgt bij elkaar op:
Het arrangement Warmte-overdracht is gemaakt met
Wikiwijs van
Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt,
maakt en deelt.
Auteur
Erik Boehlé
Laatst gewijzigd
2020-09-02 11:04:19
Licentie
Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding 4.0
Internationale licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding vrij bent om:
het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of
bestandsformaat
het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.
Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar:
Toelichting
Dit leerarrangement hoort bij taakopdracht 5 van de opleiding Operator B/C van Techniek College Rotterdam. In het arrangement wordt ingegaan op de apparatuur en theoretische achtergronden van warmte-overdracht.
Leerniveau
MBO, Niveau 3: Vakopleiding;
MBO, Niveau 4: Middenkaderopleiding;
Dit leerarrangement hoort bij taakopdracht 5 van de opleiding Operator B/C van Techniek College Rotterdam. In het arrangement wordt ingegaan op de apparatuur en theoretische achtergronden van warmte-overdracht.
Leeromgevingen die gebruik maken van LTI kunnen Wikiwijs arrangementen en toetsen afspelen en resultaten
terugkoppelen. Hiervoor moet de leeromgeving wel bij Wikiwijs aangemeld zijn. Wil je gebruik maken van de LTI
koppeling? Meld je aan via info@wikiwijs.nl met het verzoek om een LTI
koppeling aan te gaan.
Maak je al gebruik van LTI? Gebruik dan de onderstaande Launch URL’s.
Arrangement
Oefeningen en toetsen
Lestoets Na-23-19 Warmteconstanten
IMSCC package
Wil je de Launch URL’s niet los kopiëren, maar in één keer downloaden? Download dan de IMSCC package.
Oefeningen en toetsen van dit arrangement kun je ook downloaden als QTI. Dit bestaat uit een ZIP bestand dat
alle informatie bevat over de specifieke oefening of toets; volgorde van de vragen, afbeeldingen, te behalen
punten, etc. Omgevingen met een QTI player kunnen QTI afspelen.
Wikiwijs lesmateriaal kan worden gebruikt in een externe leeromgeving. Er kunnen koppelingen worden gemaakt en
het lesmateriaal kan op verschillende manieren worden geëxporteerd. Meer informatie hierover kun je vinden op
onze Developers Wiki.
In de afbeelding hiernaast zie je een plaat uit een platenwarmtewisselaar getekend. Aan de ene zijde van de plaat stroomt het warme medium (stoom) aan de andere kant het produkt (melk). De warmte stroomt van de warme stroom naar de koude stroom. De hoeveelheid warmte die per tijdseenheid van de warme stroom door de plaat naar de koude stroom stroomt noemen we de warmtestroom 
Voorbeeld berekenen warmteoverdracht
