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
comprimentoT120 °C60 °C65 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente, o fluido quente esfria de 120 para 60 °C enquanto o fluido frio aquece de 10 para 65 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 120 → 60 °CTc: 10 → 65 °C
ΔTlm = K
2.Fácil
comprimentoT90 °C70 °C55 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente tem área de troca térmica de 12 m² e coeficiente global de transferência de calor de 1500 W/(m²·K). O fluido quente esfria de 90 para 70 °C e o fluido frio aquece de 15 para 55 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

A = 12 m²U = 1500 W/(m²·K)Th: 90 → 70 °CTc: 15 → 55 °C
Q̇ = kW
3.Média
comprimentoT130 °C15 °C120 °CΔT₁ΔT₂vapor condensando

Em um condensador, vapor condensa a 130 °C constantes por fora dos tubos. Água de resfriamento (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) escoa pelos tubos e aquece de 15 para 120 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 3000 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Ts = 130 °Cṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 120 °CU = 3000 W/(m²·K)
A = m²
4.Média
comprimentoT80 °C60 °C30 °C40 °CΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Um trocador de calor em correntes paralelas transfere 380 kW. O fluido quente esfria de 80 para 60 °C e o fluido frio aquece de 30 para 40 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 300 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 380 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 80 → 60 °CTc: 30 → 40 °C
A = m²
5.Difícil
comprimentoT140 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂vapor condensando

Vapor condensa a 140 °C constantes por fora dos tubos de um condensador com área de troca térmica de 4 m² e U = 2500 W/(m²·K). Água de resfriamento (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra nos tubos a 20 °C. Encontre a temperatura de saída da água Tc,out.

Ts = 140 °CA = 4 m²U = 2500 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
6.Difícil
comprimentoT80 °C40 °C15,98 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) esfria de 80 para 40 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 2 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 10 °C. Com U = 800 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 80 → 40 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²

Gabarito

  1. 1. ΔTlm = 52,46 K
  2. 2. Q̇ = 796,5 kW
  3. 3. A = 3,403 m²
  4. 4. A = 38,69 m²
  5. 5. Tc,out = 129 °C
  6. 6. A = 1,393 m²

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