Lista de exercícios de Trocadores de calor (LMTD) com respostas

Lista de exercícios de Trocadores de calor (LMTD) grátis para imprimir: 6 exercícios do nível fácil ao nível de prova, com gabarito. Imprima ou salve como PDF.

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Nome: ____________________   Data: ____________

1.Fácil

Em um trocador de calor, 0,2 kg/s de óleo leve (cp = 2,1 kJ/(kg·K)) são resfriados de 70 para 55 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

ṁ = 0,2 kg/scp = 2,1 kJ/(kg·K)T: 70 → 55 °C
Q̇ = kW
2.Fácil

Em um trocador de calor, 1,2 kg/s de etanol (cp = 2,44 kJ/(kg·K)) são resfriados de 90 para 75 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

ṁ = 1,2 kg/scp = 2,44 kJ/(kg·K)T: 90 → 75 °C
Q̇ = kW
3.Média
comprimentoT100 °C30 °C60 °CΔT₁ΔT₂vapor condensando

Em um condensador, vapor condensa a 100 °C constantes por fora dos tubos. Água de resfriamento (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) escoa pelos tubos e aquece de 30 para 60 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 1500 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Ts = 100 °Cṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 60 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
4.Média
comprimentoT105 °C55 °C15 °C35 °CΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Um trocador de calor de correntes paralelas transfere 150 kW. Sua área de troca térmica é 10 m². O fluido quente esfria de 105 para 55 °C e o fluido frio aquece de 15 para 35 °C. Encontre o coeficiente global de transferência de calor U.

Q̇ = 150 kWA = 10 m²Th: 105 → 55 °CTc: 15 → 35 °C
U = W/(m²·K)
5.Difícil
comprimentoT170 °C100 °C48,52 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 170 para 100 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 1,5 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 10 °C. Com U = 1500 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 170 → 100 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
comprimentoT160 °C45 °C88,78 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) esfria de 160 para 45 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 0,5 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 20 °C. Com U = 500 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 160 → 45 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²

Gabarito

  1. 1. Q̇ = 6,3 kW
  2. 2. Q̇ = 43,92 kW
  3. 3. A = 2,339 m²
  4. 4. U = 322,3 W/(m²·K)
  5. 5. A = 1,534 m²
  6. 6. A = 6,512 m²

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