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 mistura de glicol (cp = 3,6 kJ/(kg·K)) são resfriados de 70 para 25 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

ṁ = 0,8 kg/scp = 3,6 kJ/(kg·K)T: 70 → 25 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
comprimentoT165 °C105 °C70 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente, o fluido quente esfria de 165 para 105 °C enquanto o fluido frio aquece de 25 para 70 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 165 → 105 °CTc: 25 → 70 °C
ΔTlm = K
3.Média
comprimentoT110 °C10 °C40 °CΔT₁ΔT₂vapor condensando

Em um condensador, vapor condensa a 110 °C constantes por fora dos tubos. Água de resfriamento (3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) escoa pelos tubos e aquece de 10 para 40 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 1000 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Ts = 110 °Cṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 40 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
4.Média
comprimentoT115 °C80 °C80 °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 115 para 80 °C e o fluido frio aquece de 30 para 80 °C. O fator de correção da MLDT para esse arranjo é F = 0,95, e U = 500 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 80 kWF = 0,95U = 500 W/(m²·K)Th: 115 → 80 °CTc: 30 → 80 °C
A = m²
5.Difícil
comprimentoT100 °C50 °C39,97 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) esfria de 100 para 50 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 1,5 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 30 °C. Com U = 300 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 100 → 50 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
comprimentoT95 °C60 °C?10 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor de tubo duplo em contracorrente, óleo quente (0,2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) escoa no tubo interno e esfria de 95 para 60 °C. Água (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) no espaço anular entra a 10 °C. O tubo interno tem diâmetro de 25 mm, e U = 400 W/(m²·K) se baseia nesse diâmetro. Encontre o comprimento de tubo L necessário.

ṁh = 0,2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 95 → 60 °Cṁc = 0,5 kg/sTc,in = 10 °CD = 25 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m

Gabarito

  1. 1. Q̇ = 129,6 kW
  2. 2. ΔTlm = 87,29 K
  3. 3. A = 4,473 m²
  4. 4. A = 4,005 m²
  5. 5. A = 5,72 m²
  6. 6. L = 8,179 m

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