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, 0,3 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) são aquecidos de 20 para 45 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

ṁ = 0,3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)T: 20 → 45 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
comprimentoT150 °C65 °C105 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente tem área de troca térmica de 0,5 m² e coeficiente global de transferência de calor de 800 W/(m²·K). O fluido quente esfria de 150 para 65 °C e o fluido frio aquece de 25 para 105 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

A = 0,5 m²U = 800 W/(m²·K)Th: 150 → 65 °CTc: 25 → 105 °C
Q̇ = kW
3.Média
comprimentoT120 °C10 °C65 °CΔT₁ΔT₂vapor condensando

Em um condensador, vapor condensa a 120 °C constantes por fora dos tubos. Água de resfriamento (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) escoa pelos tubos e aquece de 10 para 65 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 2500 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Ts = 120 °Cṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 65 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
4.Média
comprimentoT110 °C25 °C45 °CΔT₁ΔT₂vapor condensando

Em um condensador, vapor condensa a 110 °C constantes por fora dos tubos. Água de resfriamento (5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) escoa pelos tubos e aquece de 25 para 45 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 3000 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Ts = 110 °Cṁ = 5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 25 → 45 °CU = 3000 W/(m²·K)
A = m²
5.Difícil
comprimentoT150 °C70 °C113 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 150 para 70 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 0,5 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 25 °C. Com U = 500 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 150 → 70 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
comprimentoT150 °C100 °C51,27 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 150 para 100 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 1 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 10 °C. Com U = 500 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 150 → 100 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²

Gabarito

  1. 1. Q̇ = 31,35 kW
  2. 2. Q̇ = 16,98 kW
  3. 3. A = 1,738 m²
  4. 4. A = 1,869 m²
  5. 5. A = 9,009 m²
  6. 6. A = 3,659 m²

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