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
lunghezzaT110 °C30 °C85 °C15 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

In uno scambiatore controcorrente il fluido caldo si raffredda da 110 a 30 °C mentre il fluido freddo si riscalda da 15 a 85 °C. Trova la differenza di temperatura media logaritmica ΔTlm.

Th: 110 → 30 °CTc: 15 → 85 °C
ΔTlm = K
2.Facile
lunghezzaT160 °C105 °C?30 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Olio caldo (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) si raffredda da 160 a 105 °C in uno scambiatore controcorrente. Riscalda 0,5 kg/s di acqua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) che entra a 30 °C. Non c’è dispersione di calore verso l’ambiente. Trova la temperatura di uscita dell’acqua Tc,out.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 160 → 105 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
3.Media
lunghezzaT125 °C90 °C50 °C10 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Uno scambiatore a fascio tubiero (un passaggio lato mantello, due passaggi lato tubi) deve trasferire 540 kW. Il fluido caldo si raffredda da 125 a 90 °C e il fluido freddo si riscalda da 10 a 50 °C. Il fattore di correzione della LMTD per questa configurazione è F = 0,9, e U = 500 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

Q̇ = 540 kWF = 0,9U = 500 W/(m²·K)Th: 125 → 90 °CTc: 10 → 50 °C
A = m²
4.Media
lunghezzaT80 °C50 °C55 °C15 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Uno scambiatore controcorrente trasferisce 330 kW. Il fluido caldo si raffredda da 80 a 50 °C e il fluido freddo si riscalda da 15 a 55 °C. Il coefficiente globale di scambio è 800 W/(m²·K). Trova l’area di scambio A necessaria.

Q̇ = 330 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 80 → 50 °CTc: 15 → 55 °C
A = m²
5.Difficile
lunghezzaT85 °C40 °C21,19 °C15 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Olio caldo (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) si raffredda da 85 a 40 °C in uno scambiatore controcorrente. Riscalda 2 kg/s di acqua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) che entra a 15 °C. Con U = 1000 W/(m²·K), trova l’area di scambio A necessaria.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 85 → 40 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
6.Difficile
lunghezzaT90 °C30 °C15,5 °C10 °CΔT₁ΔT₂controcorrente

Olio caldo (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) si raffredda da 90 a 30 °C in uno scambiatore controcorrente. Riscalda 3 kg/s di acqua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) che entra a 10 °C. Con U = 200 W/(m²·K), trova l’area di scambio A necessaria.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 90 → 30 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²

Soluzioni

  1. 1. ΔTlm = 19,58 K
  2. 2. Tc,out = 112,9 °C
  3. 3. A = 15,49 m²
  4. 4. A = 13,88 m²
  5. 5. A = 1,249 m²
  6. 6. A = 8,325 m²

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