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, 3 kg/s de etanol (cp = 2,44 kJ/(kg·K)) são aquecidos de 15 para 90 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

ṁ = 3 kg/scp = 2,44 kJ/(kg·K)T: 15 → 90 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
comprimentoT105 °C60 °C45 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente, o fluido quente esfria de 105 para 60 °C enquanto o fluido frio aquece de 15 para 45 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 105 → 60 °CTc: 15 → 45 °C
ΔTlm = K
3.Média
comprimentoT110 °C15 °C60 °CΔT₁ΔT₂vapor condensando

Em um condensador, vapor condensa a 110 °C constantes por fora dos tubos. Água de resfriamento (4 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) escoa pelos tubos e aquece de 15 para 60 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 1000 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Ts = 110 °Cṁ = 4 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 60 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
4.Média
comprimentoT135 °C35 °C55 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente transfere 190 kW. O fluido quente esfria de 135 para 35 °C e o fluido frio aquece de 20 para 55 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 200 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 190 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 135 → 35 °CTc: 20 → 55 °C
A = m²
5.Difícil
comprimentoT135 °C65 °C22,84 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 135 para 65 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 1,5 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 10 °C. Com U = 800 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 135 → 65 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
comprimentoT105 °C25 °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 (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra nos tubos a 25 °C. Encontre a temperatura de saída da água Tc,out.

Ts = 105 °CA = 5 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C

Gabarito

  1. 1. Q̇ = 549 kW
  2. 2. ΔTlm = 52,14 K
  3. 3. A = 10,73 m²
  4. 4. A = 24,47 m²
  5. 5. A = 1,254 m²
  6. 6. Tc,out = 72,38 °C

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