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
lunghezzaT165 °C30 °C125 °C10 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

In uno scambiatore controcorrente il fluido caldo si raffredda da 165 a 30 °C mentre il fluido freddo si riscalda da 10 a 125 °C. Trova la differenza di temperatura media logaritmica ΔTlm.

Th: 165 → 30 °CTc: 10 → 125 °C
ΔTlm = K
2.Facile
lunghezzaT95 °C40 °C35 °C15 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

In uno scambiatore controcorrente il fluido caldo si raffredda da 95 a 40 °C mentre il fluido freddo si riscalda da 15 a 35 °C. Trova la differenza di temperatura media logaritmica ΔTlm.

Th: 95 → 40 °CTc: 15 → 35 °C
ΔTlm = K
3.Media
lunghezzaT110 °C10 °C75 °CΔT₁ΔT₂vapore che condensa

In un condensatore, il vapore condensa a 110 °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 75 °C. Il coefficiente globale di scambio è 2000 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

Ts = 110 °Cṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 75 °CU = 2000 W/(m²·K)
A = m²
4.Media
lunghezzaT145 °C115 °C130 °C15 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Uno scambiatore a fascio tubiero (un passaggio lato mantello, due passaggi lato tubi) deve trasferire 360 kW. Il fluido caldo si raffredda da 145 a 115 °C e il fluido freddo si riscalda da 15 a 130 °C. Il fattore di correzione della LMTD per questa configurazione è F = 0,9, e U = 1000 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

Q̇ = 360 kWF = 0,9U = 1000 W/(m²·K)Th: 145 → 115 °CTc: 15 → 130 °C
A = m²
5.Difficile
lunghezzaT175 °C105 °C52,91 °C25 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Olio caldo (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) si raffredda da 175 a 105 °C in uno scambiatore controcorrente. Riscalda 1,5 kg/s di acqua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) che entra a 25 °C. Con U = 300 W/(m²·K), trova l’area di scambio A necessaria.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 175 → 105 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
lunghezzaT130 °C85 °C32,61 °C10 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Olio caldo (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) si raffredda da 130 a 85 °C in uno scambiatore controcorrente. Riscalda 0,5 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 = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 130 → 85 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

Soluzioni

  1. 1. ΔTlm = 28,85 K
  2. 2. ΔTlm = 39,98 K
  3. 3. A = 6,582 m²
  4. 4. A = 8,928 m²
  5. 5. A = 5,859 m²
  6. 6. A = 1,838 m²

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