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.

Per i docenti: gratuita da stampare, copiare e usare in classe. Ogni nuova scheda ha nuovi valori e le sue soluzioni. Un link a ExamProblems nella pagina del corso è molto apprezzato.

Nome: ____________________   Data: ____________

1.Facile
lunghezzaT110 °C50 °C?10 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Olio caldo (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) si raffredda da 110 a 50 °C in uno scambiatore controcorrente. Riscalda 1 kg/s di acqua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) che entra a 10 °C. Non c’è dispersione di calore verso l’ambiente. Trova la temperatura di uscita dell’acqua Tc,out.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 110 → 50 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
2.Facile
lunghezzaT155 °C50 °C135 °C15 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

In uno scambiatore controcorrente il fluido caldo si raffredda da 155 a 50 °C mentre il fluido freddo si riscalda da 15 a 135 °C. Trova la differenza di temperatura media logaritmica ΔTlm.

Th: 155 → 50 °CTc: 15 → 135 °C
ΔTlm = K
3.Media
lunghezzaT105 °C45 °C50 °C10 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Uno scambiatore di calore controcorrente trasferisce 150 kW. La sua area di scambio è 20 m². Il fluido caldo si raffredda da 105 a 45 °C e il fluido freddo si riscalda da 10 a 50 °C. Trova il coefficiente globale di scambio U.

Q̇ = 150 kWA = 20 m²Th: 105 → 45 °CTc: 10 → 50 °C
U = W/(m²·K)
4.Media
lunghezzaT95 °C60 °C20 °C30 °CΔT₁ΔT₂equicorrente

Uno scambiatore di calore equicorrente trasferisce 180 kW. La sua area di scambio è 2 m². Il fluido caldo si raffredda da 95 a 60 °C e il fluido freddo si riscalda da 20 a 30 °C. Trova il coefficiente globale di scambio U.

Q̇ = 180 kWA = 2 m²Th: 95 → 60 °CTc: 20 → 30 °C
U = W/(m²·K)
5.Difficile
lunghezzaT115 °C95 °C36 °C25 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Olio caldo (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) si raffredda da 115 a 95 °C in uno scambiatore controcorrente. Riscalda 0,5 kg/s di acqua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) che entra a 25 °C. Con U = 500 W/(m²·K), trova l’area di scambio A necessaria.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 115 → 95 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
lunghezzaT105 °C40 °C19,72 °C10 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Olio caldo (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) si raffredda da 105 a 40 °C in uno scambiatore controcorrente. Riscalda 2 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 = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 105 → 40 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

Soluzioni

  1. 1. Tc,out = 55,22 °C
  2. 2. ΔTlm = 26,8 K
  3. 3. U = 169,5 W/(m²·K)
  4. 4. U = 1833 W/(m²·K)
  5. 5. A = 0,6182 m²
  6. 6. A = 5,118 m²

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