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
comprimentoT100 °C40 °C55 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente tem área de troca térmica de 15 m² e coeficiente global de transferência de calor de 300 W/(m²·K). O fluido quente esfria de 100 para 40 °C e o fluido frio aquece de 20 para 55 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

A = 15 m²U = 300 W/(m²·K)Th: 100 → 40 °CTc: 20 → 55 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
comprimentoT160 °C35 °C115 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente, o fluido quente esfria de 160 para 35 °C enquanto o fluido frio aquece de 10 para 115 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 160 → 35 °CTc: 10 → 115 °C
ΔTlm = K
3.Média
comprimentoT105 °C15 °C70 °CΔT₁ΔT₂vapor condensando

Em um condensador, vapor condensa a 105 °C constantes por fora dos tubos. Água de resfriamento (4 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) escoa pelos tubos e aquece de 15 para 70 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 2500 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Ts = 105 °Cṁ = 4 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 70 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
4.Média
comprimentoT100 °C55 °C30 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente transfere 370 kW. O fluido quente esfria de 100 para 55 °C e o fluido frio aquece de 15 para 30 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 800 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 370 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 100 → 55 °CTc: 15 → 30 °C
A = m²
5.Difícil
comprimentoT85 °C60 °C26,28 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) esfria de 85 para 60 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 1 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 20 °C. Com U = 200 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 85 → 60 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
comprimentoT125 °C90 °C87,03 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 125 para 90 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 0,5 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 10 °C. Com U = 500 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 125 → 90 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²

Gabarito

  1. 1. Q̇ = 138,7 kW
  2. 2. ΔTlm = 34,03 K
  3. 3. A = 6,317 m²
  4. 4. A = 8,627 m²
  5. 5. A = 2,692 m²
  6. 6. A = 5,71 m²

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