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
comprimentoT145 °C40 °C75 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente tem área de troca térmica de 6 m² e coeficiente global de transferência de calor de 300 W/(m²·K). O fluido quente esfria de 145 para 40 °C e o fluido frio aquece de 15 para 75 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

A = 6 m²U = 300 W/(m²·K)Th: 145 → 40 °CTc: 15 → 75 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
comprimentoT105 °C85 °C35 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente, o fluido quente esfria de 105 para 85 °C enquanto o fluido frio aquece de 10 para 35 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 105 → 85 °CTc: 10 → 35 °C
ΔTlm = K
3.Média
comprimentoT115 °C80 °C95 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor casco e tubos (uma passagem no casco, duas passagens nos tubos) deve transferir 480 kW. O fluido quente esfria de 115 para 80 °C e o fluido frio aquece de 20 para 95 °C. O fator de correção da MLDT para esse arranjo é F = 0,92, e U = 300 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 480 kWF = 0,92U = 300 W/(m²·K)Th: 115 → 80 °CTc: 20 → 95 °C
A = m²
4.Média
comprimentoT130 °C15 °C65 °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 15 para 65 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 2500 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Ts = 130 °Cṁ = 0,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 65 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
5.Difícil
comprimentoT95 °C50 °C14,13 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 95 para 50 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 3 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 10 °C. Com U = 300 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 95 → 50 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
comprimentoT160 °C140 °C26 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 160 para 140 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 0,5 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 15 °C. Com U = 200 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 160 → 140 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²

Gabarito

  1. 1. Q̇ = 78,67 kW
  2. 2. ΔTlm = 72,47 K
  3. 3. A = 47,77 m²
  4. 4. A = 0,477 m²
  5. 5. A = 2,971 m²
  6. 6. A = 0,8884 m²

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