Scambiatori di Calore

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ESERCIZIO 1 Parte A In un preriscaldatore di un impianto a ciclo Rankin e scorre all’interno dei tubi e viene riscaldata da 70°C a 110°C una portata di 100 kg/s di acqua, alla pressione di 60 atm; nel mantello, all’esterno dei tubi, fluisce vapore saturo alla pr essione di 5 atm, che viene totalmente condensato. Noto che i tubi hanno diametro interno Di di 8 mm, spessore s di 2 mm e sono costruiti in acciaio (λ=15 W/(mK)), che l’acqua al loro interno scorre all a velocità media di 0,7 m/s e che il coefficiente di scambio termico convettivo he all’esterno dei tubi è di 7000 W/(m 2K) si calcolino: • Il numero di tubi N _____________________ • Il coefficiente di scambio termico convettivo lato interno hi _____________________ • Il coefficiente di scambio termico globale per unità di superficie interna dei tubi (espresso in W/(m 2·K)) Ui ____________________ • La lunghezza dei tubi L______________________ Parte B Trascurando le perdite di carico nel mantello si calcolino: • La portata di vapore necessaria m vap _____________________ • La produzione di entropia nello scambiatore Ś________________________ Parte C Ipotizzando di utilizzare una pompa ideale che pro cessa l’intera portata di acqua per vincere le perdite di carico all’interno dei tubi e che le superfici interne dei tubi siano lisce, si calcolino: • Le perdite di carico nei tubi ΔΔ ΔΔ P ______________________ • La potenza meccanica delle pompa ideale Ppompa ____________________ SOLUZIONE ESERCIZIO 1 lato acqua Proprietà a 363 K m 100,00 kg/s C 4,20 kJ/kgK P 60,00 atm lambda 0,67 W/mK Tin 343,00 K ro 967,00 kg/m3 Tout 383,00 K nu 3,30E-07 m2/s w 0,70 m/s Pr 2,00 Di 0,008 m s 0,002 m Lambda acciaio 15,00 W/mK De 0,012 m he 7000,00 W/m2K P vap 5,00 atm T vap 425,00 K Q 16816,00 kW N 2940,53 Re 16969,70 (turbolento)…