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, 0,3 kg/s de óleo leve (cp = 2,1 kJ/(kg·K)) são resfriados de 120 para 90 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

ṁ = 0,3 kg/scp = 2,1 kJ/(kg·K)T: 120 → 90 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
comprimentoT135 °C25 °C70 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente tem área de troca térmica de 10 m² e coeficiente global de transferência de calor de 800 W/(m²·K). O fluido quente esfria de 135 para 25 °C e o fluido frio aquece de 10 para 70 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

A = 10 m²U = 800 W/(m²·K)Th: 135 → 25 °CTc: 10 → 70 °C
Q̇ = kW
3.Média
comprimentoT155 °C75 °C105 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente transfere 100 kW. Sua área de troca térmica é 25 m². O fluido quente esfria de 155 para 75 °C e o fluido frio aquece de 20 para 105 °C. Encontre o coeficiente global de transferência de calor U.

Q̇ = 100 kWA = 25 m²Th: 155 → 75 °CTc: 20 → 105 °C
U = W/(m²·K)
4.Média
comprimentoT125 °C105 °C25 °C40 °CΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Um trocador de calor de correntes paralelas transfere 430 kW. Sua área de troca térmica é 8 m². O fluido quente esfria de 125 para 105 °C e o fluido frio aquece de 25 para 40 °C. Encontre o coeficiente global de transferência de calor U.

Q̇ = 430 kWA = 8 m²Th: 125 → 105 °CTc: 25 → 40 °C
U = W/(m²·K)
5.Difícil
comprimentoT110 °C75 °C45,93 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) esfria de 110 para 75 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 1,5 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 = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 110 → 75 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
comprimentoT90 °C65 °C75,02 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 90 para 65 °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 = 300 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 90 → 65 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

Gabarito

  1. 1. Q̇ = 18,9 kW
  2. 2. Q̇ = 272,8 kW
  3. 3. U = 76,25 W/(m²·K)
  4. 4. U = 661,6 W/(m²·K)
  5. 5. A = 4,626 m²
  6. 6. A = 14,05 m²

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