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Trasferimento e scambi di calore : esercizi risolti

Esercizio 1

Un calorifero, viene alimentato con una portata di 20litri/h di acqua a 80°C. Ipotizzando che la superficie esterna del calorifero si trovi ad una temperatura di 75°C e che nella stanza ci sia una temperatura di 22°C.

Determina la temperatura di uscita dell’acqua ipotizzando una emissività ε=0,45 per il calorifero che è alto 60cm con una superficie convettiva di 3m2 ed una superficie radiante di 2 m2. (la superficie radiante è inferiore perché le radiazioni incidono in parte sulla superficie stessa del calorifero).

[ 30°C ]

Esercizio 2

Un serbatoio incamiciato agitato con un sistema di raffreddamento, scambia calore solo con l’interno, viene usato per diluire una portata d’acqua di 100 kg/h di acido solforico dal 100% (cp=1,40 kJ/kg°K) al 66% (cp=1,46 kJ/kg°K) tramite una portata d’acqua a 20°C.
La diluizione dell’acido è esotermica con un calore specifico L=4667 kJ/kg.

Il sistema è raffreddato con una circolazione di 1000kg/h di acqua di raffreddamento che entra nella camicia esterna a 20°C. Determina la temperatura di uscita dell’acqua di raffreddamento quando la temperatura di uscita dell’acido è di 40°C.

[ 85°C ]

Esercizio 3

Un serbatoio in cui entrano 1000 kg/h di olio combustibile a 30°C deve mantenere lo stesso olio combustibile alla temperatura di 60°C. Il riscaldamento avviene tramite una circolazione esterna di 4000 kg/h di olio stesso attraverso uno scambiatore.

Determina la temperatura di uscita dell’olio combustibile dallo scambiatore e la quantità di vapore a 490,3 kPa necessaria per il riscaldamento. Le dimensioni del serbatoio sono diametro D=10m, altezza H=6m. Il serbatoio è in acciaio di spessore sp=2mm ed emissività ε=0,28. Il calore specifico dell’olio è cp=1,88 kJ/kg°K mentre la temperatura dell’aria esterna è Ta=0°C.

[ T=110°C | mvap=169 kg/h ]