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 °C80 °C?25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) esfria de 145 para 80 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 0,5 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 25 °C. Nenhum calor é perdido para o ambiente. Encontre a temperatura de saída da água Tc,out.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 145 → 80 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
2.Fácil
comprimentoT90 °C65 °C35 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente, o fluido quente esfria de 90 para 65 °C enquanto o fluido frio aquece de 20 para 35 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 90 → 65 °CTc: 20 → 35 °C
ΔTlm = K
3.Média
comprimentoT105 °C35 °C75 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente transfere 470 kW. O fluido quente esfria de 105 para 35 °C e o fluido frio aquece de 20 para 75 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 500 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 470 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 105 → 35 °CTc: 20 → 75 °C
A = m²
4.Média
comprimentoT180 °C95 °C15 °C85 °CΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Um trocador de calor de correntes paralelas transfere 400 kW. Sua área de troca térmica é 2 m². O fluido quente esfria de 180 para 95 °C e o fluido frio aquece de 15 para 85 °C. Encontre o coeficiente global de transferência de calor U.

Q̇ = 400 kWA = 2 m²Th: 180 → 95 °CTc: 15 → 85 °C
U = W/(m²·K)
5.Difícil
comprimentoT95 °C65 °C37,54 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) esfria de 95 para 65 °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 = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 95 → 65 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
comprimentoT100 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂vapor condensando

Vapor condensa a 100 °C constantes por fora dos tubos de um condensador com área de troca térmica de 5 m² e U = 2500 W/(m²·K). Água de resfriamento (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra nos tubos a 25 °C. Encontre a temperatura de saída da água Tc,out.

Ts = 100 °CA = 5 m²U = 2500 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C

Gabarito

  1. 1. Tc,out = 57,66 °C
  2. 2. ΔTlm = 49,83 K
  3. 3. A = 43,44 m²
  4. 4. U = 3617 W/(m²·K)
  5. 5. A = 2,086 m²
  6. 6. Tc,out = 83,18 °C

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