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
lunghezzaT180 °C115 °C120 °C10 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

In uno scambiatore controcorrente il fluido caldo si raffredda da 180 a 115 °C mentre il fluido freddo si riscalda da 10 a 120 °C. Trova la differenza di temperatura media logaritmica ΔTlm.

Th: 180 → 115 °CTc: 10 → 120 °C
ΔTlm = K
2.Facile
lunghezzaT100 °C60 °C?20 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Olio caldo (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) si raffredda da 100 a 60 °C in uno scambiatore controcorrente. Riscalda 0,5 kg/s di acqua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) che entra a 20 °C. Non c’è dispersione di calore verso l’ambiente. Trova la temperatura di uscita dell’acqua Tc,out.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 100 → 60 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
3.Media
lunghezzaT85 °C60 °C45 °C25 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Uno scambiatore a fascio tubiero (un passaggio lato mantello, due passaggi lato tubi) deve trasferire 220 kW. Il fluido caldo si raffredda da 85 a 60 °C e il fluido freddo si riscalda da 25 a 45 °C. Il fattore di correzione della LMTD per questa configurazione è F = 0,85, e U = 500 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

Q̇ = 220 kWF = 0,85U = 500 W/(m²·K)Th: 85 → 60 °CTc: 25 → 45 °C
A = m²
4.Media
lunghezzaT155 °C110 °C60 °C20 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Uno scambiatore controcorrente trasferisce 120 kW. Il fluido caldo si raffredda da 155 a 110 °C e il fluido freddo si riscalda da 20 a 60 °C. Il coefficiente globale di scambio è 500 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

Q̇ = 120 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 155 → 110 °CTc: 20 → 60 °C
A = m²
5.Difficile
lunghezzaT80 °C60 °C41 °C30 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Olio caldo (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) si raffredda da 80 a 60 °C in uno scambiatore controcorrente. Riscalda 1,5 kg/s di acqua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) che entra a 30 °C. Con U = 1500 W/(m²·K), trova l’area di scambio A necessaria.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 80 → 60 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
lunghezzaT145 °C40 °C85,33 °C15 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Olio caldo (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) si raffredda da 145 a 40 °C in uno scambiatore controcorrente. Riscalda 1,5 kg/s di acqua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) che entra a 15 °C. Con U = 300 W/(m²·K), trova l’area di scambio A necessaria.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 145 → 40 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

Soluzioni

  1. 1. ΔTlm = 80,41 K
  2. 2. Tc,out = 42,01 °C
  3. 3. A = 13,82 m²
  4. 4. A = 2,595 m²
  5. 5. A = 1,341 m²
  6. 6. A = 36,89 m²

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