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
lunghezzaT145 °C80 °C110 °C20 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

In uno scambiatore controcorrente il fluido caldo si raffredda da 145 a 80 °C mentre il fluido freddo si riscalda da 20 a 110 °C. Trova la differenza di temperatura media logaritmica ΔTlm.

Th: 145 → 80 °CTc: 20 → 110 °C
ΔTlm = K
2.Facile
lunghezzaT150 °C35 °C50 °C10 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Uno scambiatore di calore controcorrente ha un’area di scambio di 4 m² e un coefficiente globale di scambio di 1000 W/(m²·K). Il fluido caldo si raffredda da 150 a 35 °C e il fluido freddo si riscalda da 10 a 50 °C. Trova la potenza termica scambiata Q̇.

A = 4 m²U = 1000 W/(m²·K)Th: 150 → 35 °CTc: 10 → 50 °C
Q̇ = kW
3.Media
lunghezzaT130 °C30 °C60 °CΔT₁ΔT₂vapore che condensa

In un condensatore, il vapore condensa a 130 °C costanti all’esterno dei tubi. L’acqua di raffreddamento (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) scorre nei tubi e si riscalda da 30 a 60 °C. Il coefficiente globale di scambio è 2500 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

Ts = 130 °Cṁ = 0,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 60 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
4.Media
lunghezzaT80 °C65 °C25 °C45 °CΔT₁ΔT₂equicorrente

Uno scambiatore di calore equicorrente trasferisce 240 kW. La sua area di scambio è 10 m². Il fluido caldo si raffredda da 80 a 65 °C e il fluido freddo si riscalda da 25 a 45 °C. Trova il coefficiente globale di scambio U.

Q̇ = 240 kWA = 10 m²Th: 80 → 65 °CTc: 25 → 45 °C
U = W/(m²·K)
5.Difficile
lunghezzaT145 °C100 °C129 °C30 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Olio caldo (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) si raffredda da 145 a 100 °C in uno scambiatore controcorrente. Riscalda 0,5 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 = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 145 → 100 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
lunghezzaT150 °C??15 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

In uno scambiatore controcorrente entrambe le correnti hanno la stessa capacità termica oraria, ṁ·cp = 1,5 kW/K. La corrente calda entra a 150 °C e quella fredda a 15 °C. Lo scambiatore ha A = 2 m² e U = 500 W/(m²·K). Trova la temperatura di uscita della corrente calda Th,out.

Ch = Cc = 1,5 kW/KTh,in = 150 °CTc,in = 15 °CA = 2 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C

Soluzioni

  1. 1. ΔTlm = 46,38 K
  2. 2. Q̇ = 216,4 kW
  3. 3. A = 0,2982 m²
  4. 4. U = 693,7 W/(m²·K)
  5. 5. A = 5,663 m²
  6. 6. Th,out = 96 °C

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