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
comprimentoT130 °C60 °C?10 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 130 para 60 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 3 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 10 °C. Nenhum calor é perdido para o ambiente. Encontre a temperatura de saída da água Tc,out.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 130 → 60 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
2.Fácil
comprimentoT135 °C80 °C50 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente tem área de troca térmica de 1 m² e coeficiente global de transferência de calor de 800 W/(m²·K). O fluido quente esfria de 135 para 80 °C e o fluido frio aquece de 25 para 50 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

A = 1 m²U = 800 W/(m²·K)Th: 135 → 80 °CTc: 25 → 50 °C
Q̇ = kW
3.Média
comprimentoT110 °C45 °C70 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor casco e tubos (uma passagem no casco, duas passagens nos tubos) deve transferir 300 kW. O fluido quente esfria de 110 para 45 °C e o fluido frio aquece de 30 para 70 °C. O fator de correção da MLDT para esse arranjo é F = 0,8, e U = 200 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 300 kWF = 0,8U = 200 W/(m²·K)Th: 110 → 45 °CTc: 30 → 70 °C
A = m²
4.Média
comprimentoT160 °C105 °C130 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente transfere 150 kW. O fluido quente esfria de 160 para 105 °C e o fluido frio aquece de 30 para 130 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 300 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 150 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 160 → 105 °CTc: 30 → 130 °C
A = m²
5.Difícil
comprimentoT105 °C40 °C41,77 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) esfria de 105 para 40 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 3 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 20 °C. Com U = 800 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 105 → 40 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
comprimentoT120 °C75 °C31,3 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) esfria de 120 para 75 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 2 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 20 °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: 120 → 75 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²

Gabarito

  1. 1. Tc,out = 16,42 °C
  2. 2. Q̇ = 55,13 kW
  3. 3. A = 73,56 m²
  4. 4. A = 10,18 m²
  5. 5. A = 9,086 m²
  6. 6. A = 2,68 m²

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