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
lunghezzaT170 °C140 °C100 °C20 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

In uno scambiatore controcorrente il fluido caldo si raffredda da 170 a 140 °C mentre il fluido freddo si riscalda da 20 a 100 °C. Trova la differenza di temperatura media logaritmica ΔTlm.

Th: 170 → 140 °CTc: 20 → 100 °C
ΔTlm = K
2.Facile
lunghezzaT100 °C55 °C?25 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Olio caldo (2 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) si raffredda da 100 a 55 °C in uno scambiatore controcorrente. Riscalda 1,5 kg/s di acqua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) che entra a 25 °C. Non c’è dispersione di calore verso l’ambiente. Trova la temperatura di uscita dell’acqua Tc,out.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 100 → 55 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
3.Media
lunghezzaT80 °C40 °C20 °C30 °CΔT₁ΔT₂equicorrente

Uno scambiatore equicorrente trasferisce 480 kW. Il fluido caldo si raffredda da 80 a 40 °C e il fluido freddo si riscalda da 20 a 30 °C. Il coefficiente globale di scambio è 500 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

Q̇ = 480 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 80 → 40 °CTc: 20 → 30 °C
A = m²
4.Media
lunghezzaT90 °C40 °C55 °C15 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Uno scambiatore controcorrente trasferisce 340 kW. Il fluido caldo si raffredda da 90 a 40 °C e il fluido freddo si riscalda da 15 a 55 °C. Il coefficiente globale di scambio è 300 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

Q̇ = 340 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 90 → 40 °CTc: 15 → 55 °C
A = m²
5.Difficile
lunghezzaT100 °C55 °C37,61 °C15 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Olio caldo (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) si raffredda da 100 a 55 °C in uno scambiatore controcorrente. Riscalda 0,5 kg/s di acqua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) che entra a 15 °C. Con U = 800 W/(m²·K), trova l’area di scambio A necessaria.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 100 → 55 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
lunghezzaT180 °C130 °C40,12 °C15 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Olio caldo (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) si raffredda da 180 a 130 °C in uno scambiatore controcorrente. Riscalda 2 kg/s di acqua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) che entra a 15 °C. Con U = 1500 W/(m²·K), trova l’area di scambio A necessaria.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 180 → 130 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²

Soluzioni

  1. 1. ΔTlm = 92,76 K
  2. 2. Tc,out = 60,89 °C
  3. 3. A = 34,4 m²
  4. 4. A = 38,13 m²
  5. 5. A = 1,173 m²
  6. 6. A = 1,102 m²

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