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, 1 kg/s de etanol (cp = 2,44 kJ/(kg·K)) são aquecidos de 30 para 60 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

ṁ = 1 kg/scp = 2,44 kJ/(kg·K)T: 30 → 60 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
comprimentoT95 °C60 °C70 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente, o fluido quente esfria de 95 para 60 °C enquanto o fluido frio aquece de 30 para 70 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 95 → 60 °CTc: 30 → 70 °C
ΔTlm = K
3.Média
comprimentoT125 °C90 °C20 °C55 °CΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Um trocador de calor de correntes paralelas transfere 110 kW. Sua área de troca térmica é 4 m². O fluido quente esfria de 125 para 90 °C e o fluido frio aquece de 20 para 55 °C. Encontre o coeficiente global de transferência de calor U.

Q̇ = 110 kWA = 4 m²Th: 125 → 90 °CTc: 20 → 55 °C
U = W/(m²·K)
4.Média
comprimentoT120 °C100 °C40 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor casco e tubos (uma passagem no casco, duas passagens nos tubos) deve transferir 350 kW. O fluido quente esfria de 120 para 100 °C e o fluido frio aquece de 15 para 40 °C. O fator de correção da MLDT para esse arranjo é F = 0,85, e U = 300 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 350 kWF = 0,85U = 300 W/(m²·K)Th: 120 → 100 °CTc: 15 → 40 °C
A = m²
5.Difícil
comprimentoT160 °C55 °C67,78 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 160 para 55 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 1 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 10 °C. Com U = 200 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 160 → 55 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
comprimentoT155 °C120 °C46,38 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) esfria de 155 para 120 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 1 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 20 °C. Com U = 1500 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 155 → 120 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²

Gabarito

  1. 1. Q̇ = 73,2 kW
  2. 2. ΔTlm = 27,42 K
  3. 3. U = 431,6 W/(m²·K)
  4. 4. A = 16,64 m²
  5. 5. A = 18,35 m²
  6. 6. A = 0,705 m²

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