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

Scheda di esercizi di Scambiatori di calore (LMTD) gratuita e stampabile: 6 esercizi dal livello facile a quello d’esame, con le soluzioni. Stampala o salvala come PDF.

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Nome: ____________________   Data: ____________

1.Facile

In uno scambiatore di calore 2,5 kg/s di olio leggero (cp = 2,1 kJ/(kg·K)) vengono riscaldati da 10 a 70 °C. Trova la potenza termica scambiata Q̇.

ṁ = 2,5 kg/scp = 2,1 kJ/(kg·K)T: 10 → 70 °C
Q̇ = kW
2.Facile
lunghezzaT145 °C100 °C50 °C30 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

In uno scambiatore controcorrente il fluido caldo si raffredda da 145 a 100 °C mentre il fluido freddo si riscalda da 30 a 50 °C. Trova la differenza di temperatura media logaritmica ΔTlm.

Th: 145 → 100 °CTc: 30 → 50 °C
ΔTlm = K
3.Media
lunghezzaT170 °C90 °C40 °C15 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Uno scambiatore controcorrente trasferisce 210 kW. Il fluido caldo si raffredda da 170 a 90 °C e il fluido freddo si riscalda da 15 a 40 °C. Il coefficiente globale di scambio è 200 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

Q̇ = 210 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 170 → 90 °CTc: 15 → 40 °C
A = m²
4.Media
lunghezzaT110 °C80 °C25 °C10 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Uno scambiatore controcorrente trasferisce 400 kW. Il fluido caldo si raffredda da 110 a 80 °C e il fluido freddo si riscalda da 10 a 25 °C. Il coefficiente globale di scambio è 1500 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

Q̇ = 400 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 110 → 80 °CTc: 10 → 25 °C
A = m²
5.Difficile
lunghezzaT135 °C90 °C?10 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

In uno scambiatore a doppio tubo controcorrente, olio caldo (0,8 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) scorre nel tubo interno e si raffredda da 135 a 90 °C. Acqua (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) nell’intercapedine anulare entra a 10 °C. Il tubo interno ha un diametro di 20 mm, e U = 500 W/(m²·K) è riferito a questo diametro. Trova la lunghezza del tubo L necessaria.

ṁh = 0,8 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 135 → 90 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 10 °CD = 20 mmU = 500 W/(m²·K)
L = m
6.Difficile
lunghezzaT120 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂vapore che condensa

Il vapore condensa a 120 °C costanti all’esterno dei tubi di un condensatore con un’area di scambio di 3 m² e U = 1500 W/(m²·K). L’acqua di raffreddamento (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra nei tubi a 20 °C. Trova la temperatura di uscita dell’acqua Tc,out.

Ts = 120 °CA = 3 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C

Soluzioni

  1. 1. Q̇ = 315 kW
  2. 2. ΔTlm = 81,86 K
  3. 3. A = 10,5 m²
  4. 4. A = 3,452 m²
  5. 5. L = 31,4 m
  6. 6. Tc,out = 71,21 °C

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