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, 1,2 kg/s de etanol (cp = 2,44 kJ/(kg·K)) são aquecidos de 40 para 60 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

ṁ = 1,2 kg/scp = 2,44 kJ/(kg·K)T: 40 → 60 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
comprimentoT145 °C75 °C105 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente, o fluido quente esfria de 145 para 75 °C enquanto o fluido frio aquece de 30 para 105 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 145 → 75 °CTc: 30 → 105 °C
ΔTlm = K
3.Média
comprimentoT110 °C60 °C35 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor casco e tubos (uma passagem no casco, duas passagens nos tubos) deve transferir 330 kW. O fluido quente esfria de 110 para 60 °C e o fluido frio aquece de 15 para 35 °C. O fator de correção da MLDT para esse arranjo é F = 0,9, e U = 200 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 330 kWF = 0,9U = 200 W/(m²·K)Th: 110 → 60 °CTc: 15 → 35 °C
A = m²
4.Média
comprimentoT140 °C80 °C50 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente transfere 310 kW. O fluido quente esfria de 140 para 80 °C e o fluido frio aquece de 25 para 50 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 200 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 310 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 140 → 80 °CTc: 25 → 50 °C
A = m²
5.Difícil
comprimentoT125 °C45 °C36 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 125 para 45 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 2 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 25 °C. Com U = 500 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 125 → 45 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
comprimentoT120 °C30 °C?ΔT₁ΔT₂vapor condensando

Vapor condensa a 120 °C constantes por fora dos tubos de um condensador com área de troca térmica de 1,5 m² e U = 2000 W/(m²·K). Água de resfriamento (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra nos tubos a 30 °C. Encontre a temperatura de saída da água Tc,out.

Ts = 120 °CA = 1,5 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C

Gabarito

  1. 1. Q̇ = 58,56 kW
  2. 2. ΔTlm = 42,45 K
  3. 3. A = 31,22 m²
  4. 4. A = 21,81 m²
  5. 5. A = 3,981 m²
  6. 6. Tc,out = 57,14 °C

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