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
lunghezzaT85 °C50 °C20 °C35 °CΔT₁ΔT₂equicorrente

In uno scambiatore di calore equicorrente il fluido caldo si raffredda da 85 a 50 °C mentre il fluido freddo si riscalda da 20 a 35 °C. Trova la differenza di temperatura media logaritmica ΔTlm.

Th: 85 → 50 °CTc: 20 → 35 °C
ΔTlm = K
2.Facile
lunghezzaT130 °C100 °C55 °C15 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

In uno scambiatore controcorrente il fluido caldo si raffredda da 130 a 100 °C mentre il fluido freddo si riscalda da 15 a 55 °C. Trova la differenza di temperatura media logaritmica ΔTlm.

Th: 130 → 100 °CTc: 15 → 55 °C
ΔTlm = K
3.Media
lunghezzaT95 °C45 °C85 °C20 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Uno scambiatore a fascio tubiero (un passaggio lato mantello, due passaggi lato tubi) deve trasferire 780 kW. Il fluido caldo si raffredda da 95 a 45 °C e il fluido freddo si riscalda da 20 a 85 °C. Il fattore di correzione della LMTD per questa configurazione è F = 0,95, e U = 300 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

Q̇ = 780 kWF = 0,95U = 300 W/(m²·K)Th: 95 → 45 °CTc: 20 → 85 °C
A = m²
4.Media
lunghezzaT100 °C15 °C30 °CΔT₁ΔT₂vapore che condensa

In un condensatore, il vapore condensa a 100 °C costanti all’esterno dei tubi. L’acqua di raffreddamento (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) scorre nei tubi e si riscalda da 15 a 30 °C. Il coefficiente globale di scambio è 1500 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

Ts = 100 °Cṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 30 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
5.Difficile
lunghezzaT155 °C??30 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

In uno scambiatore controcorrente entrambe le correnti hanno la stessa capacità termica oraria, ṁ·cp = 1 kW/K. La corrente calda entra a 155 °C e quella fredda a 30 °C. Lo scambiatore ha A = 6 m² e U = 200 W/(m²·K). Trova la temperatura di uscita della corrente calda Th,out.

Ch = Cc = 1 kW/KTh,in = 155 °CTc,in = 30 °CA = 6 m²U = 200 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Difficile
lunghezzaT95 °C70 °C39,95 °C25 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Olio caldo (2 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) si raffredda da 95 a 70 °C in uno scambiatore controcorrente. Riscalda 2 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 = 2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 95 → 70 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²

Soluzioni

  1. 1. ΔTlm = 34,1 K
  2. 2. ΔTlm = 79,9 K
  3. 3. A = 167,2 m²
  4. 4. A = 0,8116 m²
  5. 5. Th,out = 86,82 °C
  6. 6. A = 5,015 m²

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