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
lunghezzaT140 °C100 °C100 °C30 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

In uno scambiatore controcorrente il fluido caldo si raffredda da 140 a 100 °C mentre il fluido freddo si riscalda da 30 a 100 °C. Trova la differenza di temperatura media logaritmica ΔTlm.

Th: 140 → 100 °CTc: 30 → 100 °C
ΔTlm = K
2.Facile
lunghezzaT85 °C45 °C75 °C15 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

In uno scambiatore controcorrente il fluido caldo si raffredda da 85 a 45 °C mentre il fluido freddo si riscalda da 15 a 75 °C. Trova la differenza di temperatura media logaritmica ΔTlm.

Th: 85 → 45 °CTc: 15 → 75 °C
ΔTlm = K
3.Media
lunghezzaT105 °C75 °C45 °C30 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Uno scambiatore controcorrente trasferisce 480 kW. Il fluido caldo si raffredda da 105 a 75 °C e il fluido freddo si riscalda da 30 a 45 °C. Il coefficiente globale di scambio è 1500 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

Q̇ = 480 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 105 → 75 °CTc: 30 → 45 °C
A = m²
4.Media
lunghezzaT100 °C10 °C65 °CΔT₁ΔT₂vapore che condensa

In un condensatore, il vapore condensa a 100 °C costanti all’esterno dei tubi. L’acqua di raffreddamento (3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) scorre nei tubi e si riscalda da 10 a 65 °C. Il coefficiente globale di scambio è 3000 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

Ts = 100 °Cṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 65 °CU = 3000 W/(m²·K)
A = m²
5.Difficile
lunghezzaT85 °C45 °C35,07 °C20 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Olio caldo (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) si raffredda da 85 a 45 °C in uno scambiatore controcorrente. Riscalda 2 kg/s di acqua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) che entra a 20 °C. Con U = 1000 W/(m²·K), trova l’area di scambio A necessaria.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 85 → 45 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
lunghezzaT130 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂vapore che condensa

Il vapore condensa a 130 °C costanti all’esterno dei tubi di un condensatore con un’area di scambio di 3 m² e U = 3000 W/(m²·K). L’acqua di raffreddamento (3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra nei tubi a 25 °C. Trova la temperatura di uscita dell’acqua Tc,out.

Ts = 130 °CA = 3 m²U = 3000 W/(m²·K)ṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C

Soluzioni

  1. 1. ΔTlm = 53,61 K
  2. 2. ΔTlm = 18,2 K
  3. 3. A = 6,137 m²
  4. 4. A = 3,948 m²
  5. 5. A = 3,496 m²
  6. 6. Tc,out = 78,77 °C

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