Scheda di esercizi di Scambiatori di calore (LMTD) con soluzioni

In uno scambiatore di calore equicorrente il fluido caldo si raffredda da 90 a 35 °C mentre il fluido freddo si riscalda da 20 a 30 °C. Trova la differenza di temperatura media logaritmica ΔT_lm.

Uno scambiatore di calore controcorrente ha un’area di scambio di 2,5 m² e un coefficiente globale di scambio di 200 W/(m²·K). Il fluido caldo si raffredda da 90 a 75 °C e il fluido freddo si riscalda da 25 a 75 °C. Trova la potenza termica scambiata Q̇.

Uno scambiatore controcorrente trasferisce 300 kW. Il fluido caldo si raffredda da 130 a 95 °C e il fluido freddo si riscalda da 20 a 120 °C. Il coefficiente globale di scambio è 800 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

Uno scambiatore equicorrente trasferisce 180 kW. Il fluido caldo si raffredda da 125 a 60 °C e il fluido freddo si riscalda da 30 a 40 °C. Il coefficiente globale di scambio è 800 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

In uno scambiatore controcorrente entrambe le correnti hanno la stessa capacità termica oraria, ṁ·c_p = 1,5 kW/K. La corrente calda entra a 110 °C e quella fredda a 10 °C. Lo scambiatore ha A = 5 m² e U = 500 W/(m²·K). Trova la temperatura di uscita della corrente calda T_h,out.

Olio caldo (1 kg/s, c_p = 2,3 kJ/(kg·K)) si raffredda da 125 a 40 °C in uno scambiatore controcorrente. Riscalda 0,5 kg/s di acqua (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) che entra a 10 °C. Con U = 300 W/(m²·K), trova l’area di scambio A necessaria.