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, 0,8 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) são aquecidos de 40 para 75 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

ṁ = 0,8 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)T: 40 → 75 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
comprimentoT105 °C85 °C25 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente tem área de troca térmica de 5 m² e coeficiente global de transferência de calor de 300 W/(m²·K). O fluido quente esfria de 105 para 85 °C e o fluido frio aquece de 15 para 25 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

A = 5 m²U = 300 W/(m²·K)Th: 105 → 85 °CTc: 15 → 25 °C
Q̇ = kW
3.Média
comprimentoT140 °C55 °C105 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor casco e tubos (uma passagem no casco, duas passagens nos tubos) deve transferir 80 kW. O fluido quente esfria de 140 para 55 °C e o fluido frio aquece de 30 para 105 °C. O fator de correção da MLDT para esse arranjo é F = 0,88, e U = 200 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 80 kWF = 0,88U = 200 W/(m²·K)Th: 140 → 55 °CTc: 30 → 105 °C
A = m²
4.Média
comprimentoT175 °C80 °C35 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor casco e tubos (uma passagem no casco, duas passagens nos tubos) deve transferir 790 kW. O fluido quente esfria de 175 para 80 °C e o fluido frio aquece de 10 para 35 °C. O fator de correção da MLDT para esse arranjo é F = 0,85, e U = 1000 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 790 kWF = 0,85U = 1000 W/(m²·K)Th: 175 → 80 °CTc: 10 → 35 °C
A = m²
5.Difícil
comprimentoT160 °C90 °C?15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor de tubo duplo em contracorrente, óleo quente (0,8 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) escoa no tubo interno e esfria de 160 para 90 °C. Água (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) no espaço anular entra a 15 °C. O tubo interno tem diâmetro de 32 mm, e U = 250 W/(m²·K) se baseia nesse diâmetro. Encontre o comprimento de tubo L necessário.

ṁh = 0,8 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 160 → 90 °Cṁc = 1,5 kg/sTc,in = 15 °CD = 32 mmU = 250 W/(m²·K)
L = m
6.Difícil
comprimentoT115 °C55 °C45,14 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) esfria de 115 para 55 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 1 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 15 °C. Com U = 500 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 115 → 55 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²

Gabarito

  1. 1. Q̇ = 117 kW
  2. 2. Q̇ = 112,3 kW
  3. 3. A = 15,29 m²
  4. 4. A = 9,203 m²
  5. 5. L = 52,48 m
  6. 6. A = 4,706 m²

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