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
comprimentoT175 °C100 °C120 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente tem área de troca térmica de 8 m² e coeficiente global de transferência de calor de 1000 W/(m²·K). O fluido quente esfria de 175 para 100 °C e o fluido frio aquece de 30 para 120 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

A = 8 m²U = 1000 W/(m²·K)Th: 175 → 100 °CTc: 30 → 120 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
comprimentoT130 °C95 °C75 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente tem área de troca térmica de 8 m² e coeficiente global de transferência de calor de 200 W/(m²·K). O fluido quente esfria de 130 para 95 °C e o fluido frio aquece de 25 para 75 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

A = 8 m²U = 200 W/(m²·K)Th: 130 → 95 °CTc: 25 → 75 °C
Q̇ = kW
3.Média
comprimentoT120 °C85 °C10 °C75 °CΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Um trocador de calor em correntes paralelas transfere 470 kW. O fluido quente esfria de 120 para 85 °C e o fluido frio aquece de 10 para 75 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 1500 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 470 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 120 → 85 °CTc: 10 → 75 °C
A = m²
4.Média
comprimentoT180 °C70 °C50 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor casco e tubos (uma passagem no casco, duas passagens nos tubos) deve transferir 600 kW. O fluido quente esfria de 180 para 70 °C e o fluido frio aquece de 15 para 50 °C. O fator de correção da MLDT para esse arranjo é F = 0,92, e U = 300 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 600 kWF = 0,92U = 300 W/(m²·K)Th: 180 → 70 °CTc: 15 → 50 °C
A = m²
5.Difícil
comprimentoT110 °C40 °C39,26 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 110 para 40 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 1 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 20 °C. Com U = 1000 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 110 → 40 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
comprimentoT100 °C70 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Em um trocador de calor de tubo duplo de correntes paralelas, óleo quente (0,3 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) escoa no tubo interno e esfria de 100 para 70 °C. Água (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) no espaço anular entra a 25 °C. O tubo interno tem diâmetro de 32 mm, e U = 400 W/(m²·K) se baseia nesse diâmetro. Encontre o comprimento de tubo L necessário.

ṁh = 0,3 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 100 → 70 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 25 °CD = 32 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m

Gabarito

  1. 1. Q̇ = 497,6 kW
  2. 2. Q̇ = 99,52 kW
  3. 3. A = 7,513 m²
  4. 4. A = 24,93 m²
  5. 5. A = 2,004 m²
  6. 6. L = 9,24 m

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