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.

Nuova schedaEsercitati online con i suggerimenti

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Nome: ____________________   Data: ____________

1.Facile
lunghezzaT85 °C70 °C50 °C10 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

In uno scambiatore controcorrente il fluido caldo si raffredda da 85 a 70 °C mentre il fluido freddo si riscalda da 10 a 50 °C. Trova la differenza di temperatura media logaritmica ΔTlm.

Th: 85 → 70 °CTc: 10 → 50 °C
ΔTlm = K
2.Facile
lunghezzaT140 °C60 °C120 °C10 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

In uno scambiatore controcorrente il fluido caldo si raffredda da 140 a 60 °C mentre il fluido freddo si riscalda da 10 a 120 °C. Trova la differenza di temperatura media logaritmica ΔTlm.

Th: 140 → 60 °CTc: 10 → 120 °C
ΔTlm = K
3.Media
lunghezzaT130 °C20 °C50 °CΔT₁ΔT₂vapore che condensa

In un condensatore, il vapore condensa a 130 °C costanti all’esterno dei tubi. L’acqua di raffreddamento (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) scorre nei tubi e si riscalda da 20 a 50 °C. Il coefficiente globale di scambio è 1500 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

Ts = 130 °Cṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 50 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
4.Media
lunghezzaT145 °C120 °C20 °C100 °CΔT₁ΔT₂equicorrente

Uno scambiatore equicorrente trasferisce 340 kW. Il fluido caldo si raffredda da 145 a 120 °C e il fluido freddo si riscalda da 20 a 100 °C. Il coefficiente globale di scambio è 800 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

Q̇ = 340 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 145 → 120 °CTc: 20 → 100 °C
A = m²
5.Difficile
lunghezzaT165 °C95 °C37,58 °C20 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Olio caldo (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) si raffredda da 165 a 95 °C in uno scambiatore controcorrente. Riscalda 3 kg/s di acqua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) che entra a 20 °C. Con U = 500 W/(m²·K), trova l’area di scambio A necessaria.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 165 → 95 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
lunghezzaT100 °C50 °C48,84 °C30 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Olio caldo (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) si raffredda da 100 a 50 °C in uno scambiatore controcorrente. Riscalda 2 kg/s di acqua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) che entra a 30 °C. Con U = 1000 W/(m²·K), trova l’area di scambio A necessaria.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 100 → 50 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²

Soluzioni

  1. 1. ΔTlm = 46,38 K
  2. 2. ΔTlm = 32,74 K
  3. 3. A = 1,331 m²
  4. 4. A = 7,418 m²
  5. 5. A = 4,459 m²
  6. 6. A = 4,747 m²

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