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 °C105 °C110 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente, o fluido quente esfria de 145 para 105 °C enquanto o fluido frio aquece de 25 para 110 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 145 → 105 °CTc: 25 → 110 °C
ΔTlm = K
2.Fácil
comprimentoT105 °C45 °C20 °C35 °CΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Em um trocador de calor de correntes paralelas o fluido quente esfria de 105 para 45 °C enquanto o fluido frio aquece de 20 para 35 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 105 → 45 °CTc: 20 → 35 °C
ΔTlm = K
3.Média
comprimentoT105 °C25 °C65 °CΔT₁ΔT₂vapor condensando

Em um condensador, vapor condensa a 105 °C constantes por fora dos tubos. Água de resfriamento (4 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) escoa pelos tubos e aquece de 25 para 65 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 1000 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Ts = 105 °Cṁ = 4 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 25 → 65 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
4.Média
comprimentoT110 °C75 °C10 °C60 °CΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Um trocador de calor em correntes paralelas transfere 80 kW. O fluido quente esfria de 110 para 75 °C e o fluido frio aquece de 10 para 60 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 800 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 80 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 110 → 75 °CTc: 10 → 60 °C
A = m²
5.Difícil
comprimentoT120 °C60 °C63,01 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 120 para 60 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 1 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: 120 → 60 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
comprimentoT175 °C??30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente as duas correntes têm a mesma taxa de capacidade térmica, ṁ·cp = 4 kW/K. A corrente quente entra a 175 °C e a corrente fria a 30 °C. O trocador tem A = 4 m² e U = 300 W/(m²·K). Encontre a temperatura de saída quente Th,out.

Ch = Cc = 4 kW/KTh,in = 175 °CTc,in = 30 °CA = 4 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C

Gabarito

  1. 1. ΔTlm = 54,43 K
  2. 2. ΔTlm = 35,05 K
  3. 3. A = 11,59 m²
  4. 4. A = 2,232 m²
  5. 5. A = 3,281 m²
  6. 6. Th,out = 141,5 °C

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