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
comprimentoT170 °C45 °C60 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente tem área de troca térmica de 20 m² e coeficiente global de transferência de calor de 800 W/(m²·K). O fluido quente esfria de 170 para 45 °C e o fluido frio aquece de 15 para 60 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

A = 20 m²U = 800 W/(m²·K)Th: 170 → 45 °CTc: 15 → 60 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
comprimentoT140 °C90 °C15 °C45 °CΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Em um trocador de calor de correntes paralelas o fluido quente esfria de 140 para 90 °C enquanto o fluido frio aquece de 15 para 45 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 140 → 90 °CTc: 15 → 45 °C
ΔTlm = K
3.Média
comprimentoT130 °C70 °C30 °C65 °CΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Um trocador de calor em correntes paralelas transfere 360 kW. O fluido quente esfria de 130 para 70 °C e o fluido frio aquece de 30 para 65 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 1500 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 360 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 130 → 70 °CTc: 30 → 65 °C
A = m²
4.Média
comprimentoT105 °C65 °C70 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor casco e tubos (uma passagem no casco, duas passagens nos tubos) deve transferir 530 kW. O fluido quente esfria de 105 para 65 °C e o fluido frio aquece de 10 para 70 °C. O fator de correção da MLDT para esse arranjo é F = 0,92, e U = 800 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 530 kWF = 0,92U = 800 W/(m²·K)Th: 105 → 65 °CTc: 10 → 70 °C
A = m²
5.Difícil
comprimentoT115 °C50 °C39,49 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) esfria de 115 para 50 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 2 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 15 °C. Com U = 300 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 115 → 50 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
comprimentoT115 °C85 °C26,51 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 115 para 85 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 1 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 10 °C. Com U = 1500 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 115 → 85 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²

Gabarito

  1. 1. Q̇ = 985,2 kW
  2. 2. ΔTlm = 78,3 K
  3. 3. A = 7,568 m²
  4. 4. A = 16,27 m²
  5. 5. A = 12,95 m²
  6. 6. A = 0,564 m²

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