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

In uno scambiatore di calore 3 kg/s di etanolo (cp = 2,44 kJ/(kg·K)) vengono riscaldati da 35 a 50 °C. Trova la potenza termica scambiata Q̇.

ṁ = 3 kg/scp = 2,44 kJ/(kg·K)T: 35 → 50 °C
Q̇ = kW
2.Facile
lunghezzaT85 °C70 °C45 °C25 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

In uno scambiatore controcorrente il fluido caldo si raffredda da 85 a 70 °C mentre il fluido freddo si riscalda da 25 a 45 °C. Trova la differenza di temperatura media logaritmica ΔTlm.

Th: 85 → 70 °CTc: 25 → 45 °C
ΔTlm = K
3.Media
lunghezzaT130 °C55 °C15 °C45 °CΔT₁ΔT₂equicorrente

Uno scambiatore equicorrente trasferisce 500 kW. Il fluido caldo si raffredda da 130 a 55 °C e il fluido freddo si riscalda da 15 a 45 °C. Il coefficiente globale di scambio è 1000 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

Q̇ = 500 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 130 → 55 °CTc: 15 → 45 °C
A = m²
4.Media
lunghezzaT140 °C35 °C55 °C10 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Uno scambiatore controcorrente trasferisce 100 kW. Il fluido caldo si raffredda da 140 a 35 °C e il fluido freddo si riscalda da 10 a 55 °C. Il coefficiente globale di scambio è 500 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

Q̇ = 100 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 140 → 35 °CTc: 10 → 55 °C
A = m²
5.Difficile
lunghezzaT140 °C110 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂equicorrente

In uno scambiatore a doppio tubo equicorrente, olio caldo (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) scorre nel tubo interno e si raffredda da 140 a 110 °C. Acqua (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) nell’intercapedine anulare entra a 15 °C. Il tubo interno ha un diametro di 32 mm, e U = 250 W/(m²·K) è riferito a questo diametro. Trova la lunghezza del tubo L necessaria.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 140 → 110 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 15 °CD = 32 mmU = 250 W/(m²·K)
L = m
6.Difficile
lunghezzaT100 °C45 °C30,04 °C25 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Olio caldo (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) si raffredda da 100 a 45 °C in uno scambiatore controcorrente. Riscalda 3 kg/s di acqua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) che entra a 25 °C. Con U = 300 W/(m²·K), trova l’area di scambio A necessaria.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 100 → 45 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

Soluzioni

  1. 1. Q̇ = 109,8 kW
  2. 2. ΔTlm = 42,45 K
  3. 3. A = 11,63 m²
  4. 4. A = 4,079 m²
  5. 5. L = 24,87 m
  6. 6. A = 5,284 m²

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