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, 0,2 kg/s de mistura de glicol (cp = 3,6 kJ/(kg·K)) são aquecidos de 15 para 80 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

ṁ = 0,2 kg/scp = 3,6 kJ/(kg·K)T: 15 → 80 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
comprimentoT160 °C130 °C?20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (2 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) esfria de 160 para 130 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 3 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 20 °C. Nenhum calor é perdido para o ambiente. Encontre a temperatura de saída da água Tc,out.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 160 → 130 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
3.Média
comprimentoT135 °C95 °C75 °C20 °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 135 para 95 °C e o fluido frio aquece de 20 para 75 °C. O fator de correção da MLDT para esse arranjo é F = 0,9, e U = 300 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 790 kWF = 0,9U = 300 W/(m²·K)Th: 135 → 95 °CTc: 20 → 75 °C
A = m²
4.Média
comprimentoT155 °C140 °C95 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor casco e tubos (uma passagem no casco, duas passagens nos tubos) deve transferir 330 kW. O fluido quente esfria de 155 para 140 °C e o fluido frio aquece de 15 para 95 °C. O fator de correção da MLDT para esse arranjo é F = 0,85, e U = 200 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 330 kWF = 0,85U = 200 W/(m²·K)Th: 155 → 140 °CTc: 15 → 95 °C
A = m²
5.Difícil
comprimentoT105 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂vapor condensando

Vapor condensa a 105 °C constantes por fora dos tubos de um condensador com área de troca térmica de 5 m² e U = 1500 W/(m²·K). Água de resfriamento (3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra nos tubos a 10 °C. Encontre a temperatura de saída da água Tc,out.

Ts = 105 °CA = 5 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
6.Difícil
comprimentoT180 °C??15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente as duas correntes têm a mesma taxa de capacidade térmica, ṁ·cp = 1,5 kW/K. A corrente quente entra a 180 °C e a corrente fria a 15 °C. O trocador tem A = 3 m² e U = 800 W/(m²·K). Encontre a temperatura de saída quente Th,out.

Ch = Cc = 1,5 kW/KTh,in = 180 °CTc,in = 15 °CA = 3 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C

Gabarito

  1. 1. Q̇ = 46,8 kW
  2. 2. Tc,out = 31,96 °C
  3. 3. A = 43,53 m²
  4. 4. A = 21,92 m²
  5. 5. Tc,out = 52,76 °C
  6. 6. Th,out = 78,46 °C

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