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
comprimentoT165 °C75 °C35 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente tem área de troca térmica de 4 m² e coeficiente global de transferência de calor de 300 W/(m²·K). O fluido quente esfria de 165 para 75 °C e o fluido frio aquece de 15 para 35 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

A = 4 m²U = 300 W/(m²·K)Th: 165 → 75 °CTc: 15 → 35 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
comprimentoT180 °C115 °C90 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente, o fluido quente esfria de 180 para 115 °C enquanto o fluido frio aquece de 30 para 90 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 180 → 115 °CTc: 30 → 90 °C
ΔTlm = K
3.Média
comprimentoT175 °C75 °C105 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor casco e tubos (uma passagem no casco, duas passagens nos tubos) deve transferir 120 kW. O fluido quente esfria de 175 para 75 °C e o fluido frio aquece de 15 para 105 °C. O fator de correção da MLDT para esse arranjo é F = 0,9, e U = 500 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 120 kWF = 0,9U = 500 W/(m²·K)Th: 175 → 75 °CTc: 15 → 105 °C
A = m²
4.Média
comprimentoT175 °C85 °C110 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente transfere 280 kW. O fluido quente esfria de 175 para 85 °C e o fluido frio aquece de 15 para 110 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 200 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 280 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 175 → 85 °CTc: 15 → 110 °C
A = m²
5.Difícil
comprimentoT120 °C30 °C?ΔT₁ΔT₂vapor condensando

Vapor condensa a 120 °C constantes por fora dos tubos de um condensador com área de troca térmica de 2,5 m² e U = 2500 W/(m²·K). Água de resfriamento (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra nos tubos a 30 °C. Encontre a temperatura de saída da água Tc,out.

Ts = 120 °CA = 2,5 m²U = 2500 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
6.Difícil
comprimentoT80 °C55 °C38,37 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) esfria de 80 para 55 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 3 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 = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 80 → 55 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²

Gabarito

  1. 1. Q̇ = 108,6 kW
  2. 2. ΔTlm = 87,48 K
  3. 3. A = 4,111 m²
  4. 4. A = 20,75 m²
  5. 5. Tc,out = 77,39 °C
  6. 6. A = 3,22 m²

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