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
comprimentoT85 °C40 °C35 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente tem área de troca térmica de 4 m² e coeficiente global de transferência de calor de 800 W/(m²·K). O fluido quente esfria de 85 para 40 °C e o fluido frio aquece de 20 para 35 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

A = 4 m²U = 800 W/(m²·K)Th: 85 → 40 °CTc: 20 → 35 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
comprimentoT125 °C100 °C90 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente, o fluido quente esfria de 125 para 100 °C enquanto o fluido frio aquece de 25 para 90 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 125 → 100 °CTc: 25 → 90 °C
ΔTlm = K
3.Média
comprimentoT105 °C20 °C80 °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 20 para 80 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 1000 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Ts = 105 °Cṁ = 0,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 80 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
4.Média
comprimentoT130 °C20 °C60 °CΔT₁ΔT₂vapor condensando

Em um condensador, vapor condensa a 130 °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 20 para 60 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 1500 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Ts = 130 °Cṁ = 0,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 60 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
5.Difícil
comprimentoT170 °C40 °C158,1 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 170 para 40 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 1 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 15 °C. Com U = 1500 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 170 → 40 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
comprimentoT105 °C30 °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 30 °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 = 30 °C
Tc,out = °C

Gabarito

  1. 1. Q̇ = 104,8 kW
  2. 2. ΔTlm = 52,48 K
  3. 3. A = 2,558 m²
  4. 4. A = 0,6298 m²
  5. 5. A = 22,56 m²
  6. 6. Tc,out = 63,76 °C

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