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
lunghezzaT90 °C70 °C30 °C50 °CΔT₁ΔT₂equicorrente

In uno scambiatore di calore equicorrente il fluido caldo si raffredda da 90 a 70 °C mentre il fluido freddo si riscalda da 30 a 50 °C. Trova la differenza di temperatura media logaritmica ΔTlm.

Th: 90 → 70 °CTc: 30 → 50 °C
ΔTlm = K
2.Facile
lunghezzaT175 °C155 °C95 °C15 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Uno scambiatore di calore controcorrente ha un’area di scambio di 15 m² e un coefficiente globale di scambio di 1500 W/(m²·K). Il fluido caldo si raffredda da 175 a 155 °C e il fluido freddo si riscalda da 15 a 95 °C. Trova la potenza termica scambiata Q̇.

A = 15 m²U = 1500 W/(m²·K)Th: 175 → 155 °CTc: 15 → 95 °C
Q̇ = kW
3.Media
lunghezzaT120 °C30 °C60 °CΔT₁ΔT₂vapore che condensa

In un condensatore, il vapore condensa a 120 °C costanti all’esterno dei tubi. L’acqua di raffreddamento (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 = 120 °Cṁ = 5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 60 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
4.Media
lunghezzaT120 °C65 °C40 °C30 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Uno scambiatore controcorrente trasferisce 120 kW. Il fluido caldo si raffredda da 120 a 65 °C e il fluido freddo si riscalda da 30 a 40 °C. Il coefficiente globale di scambio è 800 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

Q̇ = 120 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 120 → 65 °CTc: 30 → 40 °C
A = m²
5.Difficile
lunghezzaT100 °C30 °C?ΔT₁ΔT₂vapore che condensa

Il vapore condensa a 100 °C costanti all’esterno dei tubi di un condensatore con un’area di scambio di 2 m² e U = 2000 W/(m²·K). L’acqua di raffreddamento (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra nei tubi a 30 °C. Trova la temperatura di uscita dell’acqua Tc,out.

Ts = 100 °CA = 2 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
6.Difficile
lunghezzaT95 °C45 °C18,37 °C10 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Olio caldo (0,5 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 10 °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: 95 → 45 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

Soluzioni

  1. 1. ΔTlm = 36,41 K
  2. 2. Q̇ = 2412 kW
  3. 3. A = 3,39 m²
  4. 4. A = 2,756 m²
  5. 5. Tc,out = 56,62 °C
  6. 6. A = 3,294 m²

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