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 °C65 °C50 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente, o fluido quente esfria de 85 para 65 °C enquanto o fluido frio aquece de 15 para 50 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 85 → 65 °CTc: 15 → 50 °C
ΔTlm = K
2.Fácil
comprimentoT150 °C60 °C40 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente, o fluido quente esfria de 150 para 60 °C enquanto o fluido frio aquece de 25 para 40 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 150 → 60 °CTc: 25 → 40 °C
ΔTlm = K
3.Média
comprimentoT90 °C45 °C80 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente transfere 20 kW. O fluido quente esfria de 90 para 45 °C e o fluido frio aquece de 25 para 80 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 1500 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 20 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 90 → 45 °CTc: 25 → 80 °C
A = m²
4.Média
comprimentoT165 °C85 °C35 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor casco e tubos (uma passagem no casco, duas passagens nos tubos) deve transferir 470 kW. O fluido quente esfria de 165 para 85 °C e o fluido frio aquece de 25 para 35 °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 = 470 kWF = 0,8U = 200 W/(m²·K)Th: 165 → 85 °CTc: 25 → 35 °C
A = m²
5.Difícil
comprimentoT110 °C80 °C30,07 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) esfria de 110 para 80 °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 = 800 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 110 → 80 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
comprimentoT100 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂vapor condensando

Vapor condensa a 100 °C constantes por fora dos tubos de um condensador com área de troca térmica de 4 m² e U = 1000 W/(m²·K). Água de resfriamento (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra nos tubos a 20 °C. Encontre a temperatura de saída da água Tc,out.

Ts = 100 °CA = 4 m²U = 1000 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C

Gabarito

  1. 1. ΔTlm = 42,06 K
  2. 2. ΔTlm = 65,49 K
  3. 3. A = 0,9242 m²
  4. 4. A = 32,45 m²
  5. 5. A = 1,091 m²
  6. 6. Tc,out = 50,42 °C

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