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
lunghezzaT115 °C65 °C55 °C25 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

In uno scambiatore controcorrente il fluido caldo si raffredda da 115 a 65 °C mentre il fluido freddo si riscalda da 25 a 55 °C. Trova la differenza di temperatura media logaritmica ΔTlm.

Th: 115 → 65 °CTc: 25 → 55 °C
ΔTlm = K
2.Facile
lunghezzaT130 °C65 °C115 °C30 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

In uno scambiatore controcorrente il fluido caldo si raffredda da 130 a 65 °C mentre il fluido freddo si riscalda da 30 a 115 °C. Trova la differenza di temperatura media logaritmica ΔTlm.

Th: 130 → 65 °CTc: 30 → 115 °C
ΔTlm = K
3.Media
lunghezzaT100 °C70 °C25 °C50 °CΔT₁ΔT₂equicorrente

Uno scambiatore equicorrente trasferisce 100 kW. Il fluido caldo si raffredda da 100 a 70 °C e il fluido freddo si riscalda da 25 a 50 °C. Il coefficiente globale di scambio è 1500 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

Q̇ = 100 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 100 → 70 °CTc: 25 → 50 °C
A = m²
4.Media
lunghezzaT120 °C10 °C25 °CΔT₁ΔT₂vapore che condensa

In un condensatore, il vapore condensa a 120 °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 10 a 25 °C. Il coefficiente globale di scambio è 3500 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

Ts = 120 °Cṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 25 °CU = 3500 W/(m²·K)
A = m²
5.Difficile
lunghezzaT130 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂vapore che condensa

Il vapore condensa a 130 °C costanti all’esterno dei tubi di un condensatore con un’area di scambio di 4 m² e U = 1000 W/(m²·K). L’acqua di raffreddamento (3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra nei tubi a 10 °C. Trova la temperatura di uscita dell’acqua Tc,out.

Ts = 130 °CA = 4 m²U = 1000 W/(m²·K)ṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
6.Difficile
lunghezzaT120 °C70 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂equicorrente

In uno scambiatore a doppio tubo equicorrente, olio caldo (0,8 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) scorre nel tubo interno e si raffredda da 120 a 70 °C. Acqua (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) nell’intercapedine anulare entra a 20 °C. Il tubo interno ha un diametro di 40 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 = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 120 → 70 °Cṁc = 0,5 kg/sTc,in = 20 °CD = 40 mmU = 500 W/(m²·K)
L = m

Soluzioni

  1. 1. ΔTlm = 49,33 K
  2. 2. ΔTlm = 23,6 K
  3. 3. A = 1,602 m²
  4. 4. A = 0,2626 m²
  5. 5. Tc,out = 42,77 °C
  6. 6. L = 34,42 m

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