Scheda di esercizi di Scambiatori di calore (LMTD) con soluzioni

Olio caldo (1 kg/s, c_p = 2,3 kJ/(kg·K)) si raffredda da 175 a 125 °C in uno scambiatore controcorrente. Riscalda 2 kg/s di acqua (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) che entra a 10 °C. Non c’è dispersione di calore verso l’ambiente. Trova la temperatura di uscita dell’acqua T_c,out.

In uno scambiatore controcorrente il fluido caldo si raffredda da 100 a 50 °C mentre il fluido freddo si riscalda da 30 a 50 °C. Trova la differenza di temperatura media logaritmica ΔT_lm.

Uno scambiatore di calore controcorrente trasferisce 130 kW. La sua area di scambio è 20 m². Il fluido caldo si raffredda da 165 a 140 °C e il fluido freddo si riscalda da 30 a 70 °C. Trova il coefficiente globale di scambio U.

In un condensatore, il vapore condensa a 130 °C costanti all’esterno dei tubi. L’acqua di raffreddamento (5 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) scorre nei tubi e si riscalda da 30 a 105 °C. Il coefficiente globale di scambio è 2500 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

Olio caldo (2 kg/s, c_p = 2,5 kJ/(kg·K)) si raffredda da 140 a 85 °C in uno scambiatore controcorrente. Riscalda 3 kg/s di acqua (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) che entra a 30 °C. Con U = 300 W/(m²·K), trova l’area di scambio A necessaria.

Il vapore condensa a 110 °C costanti all’esterno dei tubi di un condensatore con un’area di scambio di 1 m² e U = 2000 W/(m²·K). L’acqua di raffreddamento (0,5 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) entra nei tubi a 10 °C. Trova la temperatura di uscita dell’acqua T_c,out.