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
comprimentoT150 °C135 °C20 °C45 °CΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Em um trocador de calor de correntes paralelas o fluido quente esfria de 150 para 135 °C enquanto o fluido frio aquece de 20 para 45 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 150 → 135 °CTc: 20 → 45 °C
ΔTlm = K
2.Fácil
comprimentoT160 °C120 °C?30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 160 para 120 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 3 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 30 °C. Nenhum calor é perdido para o ambiente. Encontre a temperatura de saída da água Tc,out.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 160 → 120 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
3.Média
comprimentoT175 °C70 °C75 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente transfere 60 kW. Sua área de troca térmica é 4 m². O fluido quente esfria de 175 para 70 °C e o fluido frio aquece de 30 para 75 °C. Encontre o coeficiente global de transferência de calor U.

Q̇ = 60 kWA = 4 m²Th: 175 → 70 °CTc: 30 → 75 °C
U = W/(m²·K)
4.Média
comprimentoT115 °C50 °C90 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente transfere 420 kW. O fluido quente esfria de 115 para 50 °C e o fluido frio aquece de 20 para 90 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 200 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 420 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 115 → 50 °CTc: 20 → 90 °C
A = m²
5.Difícil
comprimentoT100 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂vapor condensando

Vapor condensa a 100 °C constantes por fora dos tubos de um condensador com área de troca térmica de 4 m² e U = 1500 W/(m²·K). Água de resfriamento (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra nos tubos a 10 °C. Encontre a temperatura de saída da água Tc,out.

Ts = 100 °CA = 4 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
6.Difícil
comprimentoT130 °C85 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Em um trocador de calor de tubo duplo de correntes paralelas, óleo quente (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) escoa no tubo interno e esfria de 130 para 85 °C. Água (0,2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) no espaço anular entra a 15 °C. O tubo interno tem diâmetro de 25 mm, e U = 200 W/(m²·K) se baseia nesse diâmetro. Encontre o comprimento de tubo L necessário.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 130 → 85 °Cṁc = 0,2 kg/sTc,in = 15 °CD = 25 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m

Gabarito

  1. 1. ΔTlm = 108,8 K
  2. 2. Tc,out = 41 °C
  3. 3. U = 229,1 W/(m²·K)
  4. 4. A = 76,58 m²
  5. 5. Tc,out = 65,43 °C
  6. 6. L = 81,77 m

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