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, 2 kg/s de etanol (cp = 2,44 kJ/(kg·K)) são resfriados de 80 para 65 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

ṁ = 2 kg/scp = 2,44 kJ/(kg·K)T: 80 → 65 °C
Q̇ = kW
2.Fácil

Em um trocador de calor, 0,5 kg/s de óleo leve (cp = 2,1 kJ/(kg·K)) são aquecidos de 15 para 70 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

ṁ = 0,5 kg/scp = 2,1 kJ/(kg·K)T: 15 → 70 °C
Q̇ = kW
3.Média
comprimentoT105 °C15 °C35 °CΔT₁ΔT₂vapor condensando

Em um condensador, vapor condensa a 105 °C constantes por fora dos tubos. Água de resfriamento (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) escoa pelos tubos e aquece de 15 para 35 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 3500 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Ts = 105 °Cṁ = 0,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 35 °CU = 3500 W/(m²·K)
A = m²
4.Média
comprimentoT85 °C45 °C35 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente transfere 220 kW. O fluido quente esfria de 85 para 45 °C e o fluido frio aquece de 25 para 35 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 800 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 220 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 85 → 45 °CTc: 25 → 35 °C
A = m²
5.Difícil
comprimentoT90 °C60 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Em um trocador de calor de tubo duplo de correntes paralelas, óleo quente (0,3 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) escoa no tubo interno e esfria de 90 para 60 °C. Água (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) no espaço anular entra a 15 °C. O tubo interno tem diâmetro de 40 mm, e U = 250 W/(m²·K) se baseia nesse diâmetro. Encontre o comprimento de tubo L necessário.

ṁh = 0,3 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 90 → 60 °Cṁc = 0,5 kg/sTc,in = 15 °CD = 40 mmU = 250 W/(m²·K)
L = m
6.Difícil
comprimentoT130 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂vapor condensando

Vapor condensa a 130 °C constantes por fora dos tubos de um condensador com área de troca térmica de 1,5 m² e U = 1000 W/(m²·K). Água de resfriamento (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra nos tubos a 20 °C. Encontre a temperatura de saída da água Tc,out.

Ts = 130 °CA = 1,5 m²U = 1000 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C

Gabarito

  1. 1. Q̇ = 73,2 kW
  2. 2. Q̇ = 57,75 kW
  3. 3. A = 0,1501 m²
  4. 4. A = 8,399 m²
  5. 5. L = 13,78 m
  6. 6. Tc,out = 53,17 °C

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