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
comprimentoT95 °C55 °C30 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente, o fluido quente esfria de 95 para 55 °C enquanto o fluido frio aquece de 10 para 30 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 95 → 55 °CTc: 10 → 30 °C
ΔTlm = K
2.Fácil
comprimentoT165 °C130 °C85 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente tem área de troca térmica de 5 m² e coeficiente global de transferência de calor de 1500 W/(m²·K). O fluido quente esfria de 165 para 130 °C e o fluido frio aquece de 25 para 85 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

A = 5 m²U = 1500 W/(m²·K)Th: 165 → 130 °CTc: 25 → 85 °C
Q̇ = kW
3.Média
comprimentoT100 °C80 °C45 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente transfere 180 kW. O fluido quente esfria de 100 para 80 °C e o fluido frio aquece de 30 para 45 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 800 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 180 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 100 → 80 °CTc: 30 → 45 °C
A = m²
4.Média
comprimentoT85 °C55 °C45 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor casco e tubos (uma passagem no casco, duas passagens nos tubos) deve transferir 310 kW. O fluido quente esfria de 85 para 55 °C e o fluido frio aquece de 25 para 45 °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 = 310 kWF = 0,8U = 200 W/(m²·K)Th: 85 → 55 °CTc: 25 → 45 °C
A = m²
5.Difícil
comprimentoT100 °C65 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Em um trocador de calor de tubo duplo de correntes paralelas, óleo quente (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) escoa no tubo interno e esfria de 100 para 65 °C. Água (0,8 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) no espaço anular entra a 10 °C. O tubo interno tem diâmetro de 20 mm, e U = 300 W/(m²·K) se baseia nesse diâmetro. Encontre o comprimento de tubo L necessário.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 100 → 65 °Cṁc = 0,8 kg/sTc,in = 10 °CD = 20 mmU = 300 W/(m²·K)
L = m
6.Difícil
comprimentoT175 °C155 °C36,7 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) esfria de 175 para 155 °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 = 500 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 175 → 155 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²

Gabarito

  1. 1. ΔTlm = 54,39 K
  2. 2. Q̇ = 689,5 kW
  3. 3. A = 4,289 m²
  4. 4. A = 55,74 m²
  5. 5. L = 77,22 m
  6. 6. A = 1,277 m²

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