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
comprimentoT105 °C50 °C?30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) esfria de 105 para 50 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 1,5 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 30 °C. Nenhum calor é perdido para o ambiente. Encontre a temperatura de saída da água Tc,out.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 105 → 50 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
2.Fácil
comprimentoT140 °C80 °C95 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente, o fluido quente esfria de 140 para 80 °C enquanto o fluido frio aquece de 30 para 95 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 140 → 80 °CTc: 30 → 95 °C
ΔTlm = K
3.Média
comprimentoT115 °C70 °C65 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente transfere 480 kW. O fluido quente esfria de 115 para 70 °C e o fluido frio aquece de 30 para 65 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 800 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 480 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 115 → 70 °CTc: 30 → 65 °C
A = m²
4.Média
comprimentoT90 °C60 °C60 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor casco e tubos (uma passagem no casco, duas passagens nos tubos) deve transferir 100 kW. O fluido quente esfria de 90 para 60 °C e o fluido frio aquece de 20 para 60 °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 = 100 kWF = 0,85U = 200 W/(m²·K)Th: 90 → 60 °CTc: 20 → 60 °C
A = m²
5.Difícil
comprimentoT105 °C70 °C36,42 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 105 para 70 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 1,5 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 30 °C. Com U = 1500 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 105 → 70 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
comprimentoT125 °C70 °C30,96 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) esfria de 125 para 70 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 3 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 20 °C. Com U = 1000 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 125 → 70 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²

Gabarito

  1. 1. Tc,out = 48,42 °C
  2. 2. ΔTlm = 47,46 K
  3. 3. A = 13,39 m²
  4. 4. A = 16,92 m²
  5. 5. A = 0,5062 m²
  6. 6. A = 1,972 m²

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