Scheda di esercizi di Scambiatori di calore (LMTD) con soluzioni

In uno scambiatore controcorrente il fluido caldo si raffredda da 115 a 75 °C mentre il fluido freddo si riscalda da 20 a 75 °C. Trova la differenza di temperatura media logaritmica ΔT_lm.

Uno scambiatore di calore controcorrente ha un’area di scambio di 12 m² e un coefficiente globale di scambio di 500 W/(m²·K). Il fluido caldo si raffredda da 155 a 70 °C e il fluido freddo si riscalda da 20 a 135 °C. Trova la potenza termica scambiata Q̇.

Uno scambiatore a fascio tubiero (un passaggio lato mantello, due passaggi lato tubi) deve trasferire 470 kW. Il fluido caldo si raffredda da 155 a 140 °C e il fluido freddo si riscalda da 10 a 20 °C. Il fattore di correzione della LMTD per questa configurazione è F = 0,8, e U = 300 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

Uno scambiatore di calore equicorrente trasferisce 300 kW. La sua area di scambio è 8 m². Il fluido caldo si raffredda da 125 a 85 °C e il fluido freddo si riscalda da 30 a 75 °C. Trova il coefficiente globale di scambio U.

Il vapore condensa a 105 °C costanti all’esterno dei tubi di un condensatore con un’area di scambio di 1 m² e U = 1000 W/(m²·K). L’acqua di raffreddamento (0,5 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) entra nei tubi a 30 °C. Trova la temperatura di uscita dell’acqua T_c,out.

In uno scambiatore a doppio tubo equicorrente, olio caldo (1 kg/s, c_p = 2,5 kJ/(kg·K)) scorre nel tubo interno e si raffredda da 160 a 80 °C. Acqua (1,5 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) nell’intercapedine anulare entra a 10 °C. Il tubo interno ha un diametro di 25 mm, e U = 500 W/(m²·K) è riferito a questo diametro. Trova la lunghezza del tubo L necessaria.