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
comprimentoT165 °C110 °C?15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 165 para 110 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 2 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 15 °C. Nenhum calor é perdido para o ambiente. Encontre a temperatura de saída da água Tc,out.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 165 → 110 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
2.Fácil

Em um trocador de calor, 1,2 kg/s de mistura de glicol (cp = 3,6 kJ/(kg·K)) são resfriados de 75 para 30 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

ṁ = 1,2 kg/scp = 3,6 kJ/(kg·K)T: 75 → 30 °C
Q̇ = kW
3.Média
comprimentoT165 °C140 °C30 °C50 °CΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Um trocador de calor em correntes paralelas transfere 20 kW. O fluido quente esfria de 165 para 140 °C e o fluido frio aquece de 30 para 50 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 200 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 20 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 165 → 140 °CTc: 30 → 50 °C
A = m²
4.Média
comprimentoT105 °C10 °C80 °CΔT₁ΔT₂vapor condensando

Em um condensador, vapor condensa a 105 °C constantes por fora dos tubos. Água de resfriamento (5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) escoa pelos tubos e aquece de 10 para 80 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 2500 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Ts = 105 °Cṁ = 5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 80 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
5.Difícil
comprimentoT175 °C110 °C44,44 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) esfria de 175 para 110 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 2 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 25 °C. Com U = 500 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 175 → 110 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
comprimentoT155 °C80 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Em um trocador de calor de tubo duplo de correntes paralelas, óleo quente (0,2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) escoa no tubo interno e esfria de 155 para 80 °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 25 mm, e U = 250 W/(m²·K) se baseia nesse diâmetro. Encontre o comprimento de tubo L necessário.

ṁh = 0,2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 155 → 80 °Cṁc = 0,8 kg/sTc,in = 15 °CD = 25 mmU = 250 W/(m²·K)
L = m

Gabarito

  1. 1. Tc,out = 45,26 °C
  2. 2. Q̇ = 194,4 kW
  3. 3. A = 0,901 m²
  4. 4. A = 11,16 m²
  5. 5. A = 3,062 m²
  6. 6. L = 17,56 m

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