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.

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Nome: ____________________   Data: ____________

1.Facile
lunghezzaT125 °C100 °C105 °C20 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

In uno scambiatore controcorrente il fluido caldo si raffredda da 125 a 100 °C mentre il fluido freddo si riscalda da 20 a 105 °C. Trova la differenza di temperatura media logaritmica ΔTlm.

Th: 125 → 100 °CTc: 20 → 105 °C
ΔTlm = K
2.Facile

In uno scambiatore di calore 3 kg/s di miscela di glicole (cp = 3,6 kJ/(kg·K)) vengono raffreddati da 105 a 45 °C. Trova la potenza termica scambiata Q̇.

ṁ = 3 kg/scp = 3,6 kJ/(kg·K)T: 105 → 45 °C
Q̇ = kW
3.Media
lunghezzaT105 °C70 °C80 °C25 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Uno scambiatore di calore controcorrente trasferisce 270 kW. La sua area di scambio è 10 m². Il fluido caldo si raffredda da 105 a 70 °C e il fluido freddo si riscalda da 25 a 80 °C. Trova il coefficiente globale di scambio U.

Q̇ = 270 kWA = 10 m²Th: 105 → 70 °CTc: 25 → 80 °C
U = W/(m²·K)
4.Media
lunghezzaT145 °C65 °C80 °C25 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Uno scambiatore a fascio tubiero (un passaggio lato mantello, due passaggi lato tubi) deve trasferire 260 kW. Il fluido caldo si raffredda da 145 a 65 °C e il fluido freddo si riscalda da 25 a 80 °C. Il fattore di correzione della LMTD per questa configurazione è F = 0,92, e U = 200 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

Q̇ = 260 kWF = 0,92U = 200 W/(m²·K)Th: 145 → 65 °CTc: 25 → 80 °C
A = m²
5.Difficile
lunghezzaT165 °C115 °C56,27 °C15 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Olio caldo (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) si raffredda da 165 a 115 °C in uno scambiatore controcorrente. Riscalda 1 kg/s di acqua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) che entra a 15 °C. Con U = 300 W/(m²·K), trova l’area di scambio A necessaria.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 165 → 115 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
lunghezzaT90 °C60 °C38,92 °C15 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Olio caldo (2 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) si raffredda da 90 a 60 °C in uno scambiatore controcorrente. Riscalda 1,5 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 = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 90 → 60 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²

Soluzioni

  1. 1. ΔTlm = 43,28 K
  2. 2. Q̇ = 648 kW
  3. 3. U = 793,5 W/(m²·K)
  4. 4. A = 27,44 m²
  5. 5. A = 5,513 m²
  6. 6. A = 2,084 m²

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