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 0,3 kg/s di miscela di glicole (cp = 3,6 kJ/(kg·K)) vengono raffreddati da 75 a 25 °C. Trova la potenza termica scambiata Q̇.

ṁ = 0,3 kg/scp = 3,6 kJ/(kg·K)T: 75 → 25 °C
Q̇ = kW
2.Facile
lunghezzaT170 °C140 °C100 °C30 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

In uno scambiatore controcorrente il fluido caldo si raffredda da 170 a 140 °C mentre il fluido freddo si riscalda da 30 a 100 °C. Trova la differenza di temperatura media logaritmica ΔTlm.

Th: 170 → 140 °CTc: 30 → 100 °C
ΔTlm = K
3.Media
lunghezzaT120 °C30 °C85 °CΔT₁ΔT₂vapore che condensa

In un condensatore, il vapore condensa a 120 °C costanti all’esterno dei tubi. L’acqua di raffreddamento (3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) scorre nei tubi e si riscalda da 30 a 85 °C. Il coefficiente globale di scambio è 2000 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

Ts = 120 °Cṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 85 °CU = 2000 W/(m²·K)
A = m²
4.Media
lunghezzaT85 °C65 °C20 °C50 °CΔT₁ΔT₂equicorrente

Uno scambiatore equicorrente trasferisce 440 kW. Il fluido caldo si raffredda da 85 a 65 °C e il fluido freddo si riscalda da 20 a 50 °C. Il coefficiente globale di scambio è 200 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

Q̇ = 440 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 85 → 65 °CTc: 20 → 50 °C
A = m²
5.Difficile
lunghezzaT95 °C45 °C41,75 °C25 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Olio caldo (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) si raffredda da 95 a 45 °C in uno scambiatore controcorrente. Riscalda 1,5 kg/s di acqua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) che entra a 25 °C. Con U = 800 W/(m²·K), trova l’area di scambio A necessaria.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 95 → 45 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
lunghezzaT100 °C55 °C23,77 °C20 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Olio caldo (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) si raffredda da 100 a 55 °C in uno scambiatore controcorrente. Riscalda 3 kg/s di acqua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) che entra a 20 °C. Con U = 300 W/(m²·K), trova l’area di scambio A necessaria.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 100 → 55 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

Soluzioni

  1. 1. Q̇ = 54 kW
  2. 2. ΔTlm = 88,5 K
  3. 3. A = 5,922 m²
  4. 4. A = 64,52 m²
  5. 5. A = 3,865 m²
  6. 6. A = 2,973 m²

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