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
comprimentoT135 °C110 °C115 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente, o fluido quente esfria de 135 para 110 °C enquanto o fluido frio aquece de 25 para 115 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 135 → 110 °CTc: 25 → 115 °C
ΔTlm = K
2.Fácil
comprimentoT95 °C55 °C55 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente, o fluido quente esfria de 95 para 55 °C enquanto o fluido frio aquece de 20 para 55 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 95 → 55 °CTc: 20 → 55 °C
ΔTlm = K
3.Média
comprimentoT135 °C75 °C125 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor casco e tubos (uma passagem no casco, duas passagens nos tubos) deve transferir 460 kW. O fluido quente esfria de 135 para 75 °C e o fluido frio aquece de 30 para 125 °C. O fator de correção da MLDT para esse arranjo é F = 0,8, e U = 200 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 460 kWF = 0,8U = 200 W/(m²·K)Th: 135 → 75 °CTc: 30 → 125 °C
A = m²
4.Média
comprimentoT110 °C25 °C65 °CΔT₁ΔT₂vapor condensando

Em um condensador, vapor condensa a 110 °C constantes por fora dos tubos. Água de resfriamento (0,5 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 = 110 °Cṁ = 0,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 25 → 65 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
5.Difícil
comprimentoT135 °C??25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente as duas correntes têm a mesma taxa de capacidade térmica, ṁ·cp = 2 kW/K. A corrente quente entra a 135 °C e a corrente fria a 25 °C. O trocador tem A = 2 m² e U = 300 W/(m²·K). Encontre a temperatura de saída quente Th,out.

Ch = Cc = 2 kW/KTh,in = 135 °CTc,in = 25 °CA = 2 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Difícil
comprimentoT140 °C90 °C44,9 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) esfria de 140 para 90 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 1 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 15 °C. Com U = 1500 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 140 → 90 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²

Gabarito

  1. 1. ΔTlm = 44,92 K
  2. 2. ΔTlm = 37,44 K
  3. 3. A = 123,5 m²
  4. 4. A = 1,329 m²
  5. 5. Th,out = 109,6 °C
  6. 6. A = 0,9844 m²

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