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
comprimentoT150 °C80 °C85 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente, o fluido quente esfria de 150 para 80 °C enquanto o fluido frio aquece de 25 para 85 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 150 → 80 °CTc: 25 → 85 °C
ΔTlm = K
2.Fácil
comprimentoT130 °C65 °C?30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 130 para 65 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 1 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 30 °C. Nenhum calor é perdido para o ambiente. Encontre a temperatura de saída da água Tc,out.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 130 → 65 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
3.Média
comprimentoT115 °C90 °C20 °C75 °CΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Um trocador de calor de correntes paralelas transfere 110 kW. Sua área de troca térmica é 25 m². O fluido quente esfria de 115 para 90 °C e o fluido frio aquece de 20 para 75 °C. Encontre o coeficiente global de transferência de calor U.

Q̇ = 110 kWA = 25 m²Th: 115 → 90 °CTc: 20 → 75 °C
U = W/(m²·K)
4.Média
comprimentoT120 °C60 °C35 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor casco e tubos (uma passagem no casco, duas passagens nos tubos) deve transferir 290 kW. O fluido quente esfria de 120 para 60 °C e o fluido frio aquece de 20 para 35 °C. O fator de correção da MLDT para esse arranjo é F = 0,85, e U = 1000 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 290 kWF = 0,85U = 1000 W/(m²·K)Th: 120 → 60 °CTc: 20 → 35 °C
A = m²
5.Difícil
comprimentoT170 °C75 °C81,82 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) esfria de 170 para 75 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 1 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 25 °C. Com U = 300 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 170 → 75 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
comprimentoT165 °C125 °C30,95 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) esfria de 165 para 125 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 1,5 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 15 °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: 165 → 125 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²

Gabarito

  1. 1. ΔTlm = 59,86 K
  2. 2. Tc,out = 83,65 °C
  3. 3. U = 101,5 W/(m²·K)
  4. 4. A = 5,715 m²
  5. 5. A = 11,76 m²
  6. 6. A = 1,644 m²

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