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
comprimentoT80 °C45 °C30 °C40 °CΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Em um trocador de calor de correntes paralelas o fluido quente esfria de 80 para 45 °C enquanto o fluido frio aquece de 30 para 40 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 80 → 45 °CTc: 30 → 40 °C
ΔTlm = K
2.Fácil
comprimentoT85 °C25 °C40 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente tem área de troca térmica de 2 m² e coeficiente global de transferência de calor de 300 W/(m²·K). O fluido quente esfria de 85 para 25 °C e o fluido frio aquece de 10 para 40 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

A = 2 m²U = 300 W/(m²·K)Th: 85 → 25 °CTc: 10 → 40 °C
Q̇ = kW
3.Média
comprimentoT140 °C10 °C130 °CΔT₁ΔT₂vapor condensando

Em um condensador, vapor condensa a 140 °C constantes por fora dos tubos. Água de resfriamento (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) escoa pelos tubos e aquece de 10 para 130 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 2500 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Ts = 140 °Cṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 130 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
4.Média
comprimentoT125 °C110 °C70 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor casco e tubos (uma passagem no casco, duas passagens nos tubos) deve transferir 660 kW. O fluido quente esfria de 125 para 110 °C e o fluido frio aquece de 20 para 70 °C. O fator de correção da MLDT para esse arranjo é F = 0,8, e U = 500 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 660 kWF = 0,8U = 500 W/(m²·K)Th: 125 → 110 °CTc: 20 → 70 °C
A = m²
5.Difícil
comprimentoT130 °C50 °C?10 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor de tubo duplo em contracorrente, óleo quente (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) escoa no tubo interno e esfria de 130 para 50 °C. Água (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) no espaço anular entra a 10 °C. O tubo interno tem diâmetro de 40 mm, e U = 500 W/(m²·K) se baseia nesse diâmetro. Encontre o comprimento de tubo L necessário.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 130 → 50 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 10 °CD = 40 mmU = 500 W/(m²·K)
L = m
6.Difícil
comprimentoT160 °C40 °C81,77 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) esfria de 160 para 40 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 1,5 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 = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 160 → 40 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²

Gabarito

  1. 1. ΔTlm = 19,54 K
  2. 2. Q̇ = 16,38 kW
  3. 3. A = 4,289 m²
  4. 4. A = 23,22 m²
  5. 5. L = 58,4 m
  6. 6. A = 5,962 m²

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