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, 1,5 kg/s de óleo leve (cp = 2,1 kJ/(kg·K)) são aquecidos de 25 para 90 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

ṁ = 1,5 kg/scp = 2,1 kJ/(kg·K)T: 25 → 90 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
comprimentoT145 °C110 °C?30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) esfria de 145 para 110 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 3 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 = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 145 → 110 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
3.Média
comprimentoT150 °C115 °C60 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente transfere 320 kW. O fluido quente esfria de 150 para 115 °C e o fluido frio aquece de 30 para 60 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 500 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 320 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 150 → 115 °CTc: 30 → 60 °C
A = m²
4.Média
comprimentoT125 °C105 °C115 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente transfere 100 kW. O fluido quente esfria de 125 para 105 °C e o fluido frio aquece de 30 para 115 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 800 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 100 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 125 → 105 °CTc: 30 → 115 °C
A = m²
5.Difícil
comprimentoT145 °C110 °C?15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor de tubo duplo em contracorrente, óleo quente (0,8 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) escoa no tubo interno e esfria de 145 para 110 °C. Água (0,8 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) no espaço anular entra a 15 °C. O tubo interno tem diâmetro de 50 mm, e U = 400 W/(m²·K) se baseia nesse diâmetro. Encontre o comprimento de tubo L necessário.

ṁh = 0,8 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 145 → 110 °Cṁc = 0,8 kg/sTc,in = 15 °CD = 50 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m
6.Difícil
comprimentoT180 °C105 °C43,76 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 180 para 105 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 3 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 30 °C. Com U = 1000 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 180 → 105 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²

Gabarito

  1. 1. Q̇ = 204,8 kW
  2. 2. Tc,out = 38,79 °C
  3. 3. A = 7,316 m²
  4. 4. A = 3,875 m²
  5. 5. L = 9,983 m
  6. 6. A = 1,681 m²

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