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

Uno scambiatore di calore controcorrente ha un’area di scambio di 5 m² e un coefficiente globale di scambio di 1000 W/(m²·K). Il fluido caldo si raffredda da 120 a 65 °C e il fluido freddo si riscalda da 20 a 55 °C. Trova la potenza termica scambiata Q̇.

Uno scambiatore di calore controcorrente ha un’area di scambio di 8 m² e un coefficiente globale di scambio di 500 W/(m²·K). Il fluido caldo si raffredda da 135 a 55 °C e il fluido freddo si riscalda da 10 a 95 °C. Trova la potenza termica scambiata Q̇.

Uno scambiatore controcorrente trasferisce 60 kW. Il fluido caldo si raffredda da 110 a 70 °C e il fluido freddo si riscalda da 20 a 90 °C. Il coefficiente globale di scambio è 200 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

Uno scambiatore controcorrente trasferisce 330 kW. Il fluido caldo si raffredda da 150 a 70 °C e il fluido freddo si riscalda da 20 a 115 °C. Il coefficiente globale di scambio è 300 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

Il vapore condensa a 100 °C costanti all’esterno dei tubi di un condensatore con un’area di scambio di 2 m² e U = 3000 W/(m²·K). L’acqua di raffreddamento (2 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) entra nei tubi a 25 °C. Trova la temperatura di uscita dell’acqua T_c,out.

Olio caldo (1,5 kg/s, c_p = 2,3 kJ/(kg·K)) si raffredda da 140 a 100 °C in uno scambiatore controcorrente. Riscalda 2 kg/s di acqua (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) che entra a 30 °C. Con U = 800 W/(m²·K), trova l’area di scambio A necessaria.