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
lunghezzaT100 °C80 °C70 °C10 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

In uno scambiatore controcorrente il fluido caldo si raffredda da 100 a 80 °C mentre il fluido freddo si riscalda da 10 a 70 °C. Trova la differenza di temperatura media logaritmica ΔTlm.

Th: 100 → 80 °CTc: 10 → 70 °C
ΔTlm = K
2.Facile
lunghezzaT110 °C50 °C60 °C25 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

In uno scambiatore controcorrente il fluido caldo si raffredda da 110 a 50 °C mentre il fluido freddo si riscalda da 25 a 60 °C. Trova la differenza di temperatura media logaritmica ΔTlm.

Th: 110 → 50 °CTc: 25 → 60 °C
ΔTlm = K
3.Media
lunghezzaT110 °C30 °C75 °CΔT₁ΔT₂vapore che condensa

In un condensatore, il vapore condensa a 110 °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 75 °C. Il coefficiente globale di scambio è 1500 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

Ts = 110 °Cṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 75 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
4.Media
lunghezzaT145 °C50 °C95 °C25 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Uno scambiatore a fascio tubiero (un passaggio lato mantello, due passaggi lato tubi) deve trasferire 630 kW. Il fluido caldo si raffredda da 145 a 50 °C e il fluido freddo si riscalda da 25 a 95 °C. Il fattore di correzione della LMTD per questa configurazione è F = 0,8, e U = 200 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

Q̇ = 630 kWF = 0,8U = 200 W/(m²·K)Th: 145 → 50 °CTc: 25 → 95 °C
A = m²
5.Difficile
lunghezzaT160 °C??10 °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 160 °C e quella fredda a 10 °C. Lo scambiatore ha A = 4 m² e U = 500 W/(m²·K). Trova la temperatura di uscita della corrente calda Th,out.

Ch = Cc = 1,5 kW/KTh,in = 160 °CTc,in = 10 °CA = 4 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Difficile
lunghezzaT120 °C??10 °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 120 °C e quella fredda a 10 °C. Lo scambiatore ha A = 5 m² e U = 800 W/(m²·K). Trova la temperatura di uscita della corrente calda Th,out.

Ch = Cc = 1,5 kW/KTh,in = 120 °CTc,in = 10 °CA = 5 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C

Soluzioni

  1. 1. ΔTlm = 47,21 K
  2. 2. ΔTlm = 36,07 K
  3. 3. A = 6,911 m²
  4. 4. A = 109,2 m²
  5. 5. Th,out = 74,29 °C
  6. 6. Th,out = 40 °C

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