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
lunghezzaT175 °C140 °C30 °C130 °CΔT₁ΔT₂equicorrente

In uno scambiatore di calore equicorrente il fluido caldo si raffredda da 175 a 140 °C mentre il fluido freddo si riscalda da 30 a 130 °C. Trova la differenza di temperatura media logaritmica ΔTlm.

Th: 175 → 140 °CTc: 30 → 130 °C
ΔTlm = K
2.Facile
lunghezzaT180 °C165 °C110 °C25 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

In uno scambiatore controcorrente il fluido caldo si raffredda da 180 a 165 °C mentre il fluido freddo si riscalda da 25 a 110 °C. Trova la differenza di temperatura media logaritmica ΔTlm.

Th: 180 → 165 °CTc: 25 → 110 °C
ΔTlm = K
3.Media
lunghezzaT170 °C105 °C135 °C10 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Uno scambiatore controcorrente trasferisce 300 kW. Il fluido caldo si raffredda da 170 a 105 °C e il fluido freddo si riscalda da 10 a 135 °C. Il coefficiente globale di scambio è 500 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

Q̇ = 300 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 170 → 105 °CTc: 10 → 135 °C
A = m²
4.Media
lunghezzaT110 °C90 °C15 °C75 °CΔT₁ΔT₂equicorrente

Uno scambiatore equicorrente trasferisce 210 kW. Il fluido caldo si raffredda da 110 a 90 °C e il fluido freddo si riscalda da 15 a 75 °C. Il coefficiente globale di scambio è 1500 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

Q̇ = 210 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 110 → 90 °CTc: 15 → 75 °C
A = m²
5.Difficile
lunghezzaT110 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂vapore che condensa

Il vapore condensa a 110 °C costanti all’esterno dei tubi di un condensatore con un’area di scambio di 1 m² e U = 3000 W/(m²·K). L’acqua di raffreddamento (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra nei tubi a 25 °C. Trova la temperatura di uscita dell’acqua Tc,out.

Ts = 110 °CA = 1 m²U = 3000 W/(m²·K)ṁ = 0,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
6.Difficile
lunghezzaT90 °C50 °C49,35 °C20 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Olio caldo (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) si raffredda da 90 a 50 °C in uno scambiatore controcorrente. Riscalda 1,5 kg/s di acqua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) che entra a 20 °C. Con U = 1000 W/(m²·K), trova l’area di scambio A necessaria.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 90 → 50 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²

Soluzioni

  1. 1. ΔTlm = 50,48 K
  2. 2. ΔTlm = 101 K
  3. 3. A = 9,985 m²
  4. 4. A = 3,23 m²
  5. 5. Tc,out = 89,77 °C
  6. 6. A = 5,249 m²

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