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

Em um trocador de calor, 0,8 kg/s de óleo leve (cp = 2,1 kJ/(kg·K)) são resfriados de 110 para 90 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

ṁ = 0,8 kg/scp = 2,1 kJ/(kg·K)T: 110 → 90 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
comprimentoT135 °C110 °C15 °C60 °CΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Em um trocador de calor de correntes paralelas o fluido quente esfria de 135 para 110 °C enquanto o fluido frio aquece de 15 para 60 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 135 → 110 °CTc: 15 → 60 °C
ΔTlm = K
3.Média
comprimentoT165 °C140 °C25 °C115 °CΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Um trocador de calor em correntes paralelas transfere 470 kW. O fluido quente esfria de 165 para 140 °C e o fluido frio aquece de 25 para 115 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 200 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 470 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 165 → 140 °CTc: 25 → 115 °C
A = m²
4.Média
comprimentoT105 °C10 °C75 °CΔT₁ΔT₂vapor condensando

Em um condensador, vapor condensa a 105 °C constantes por fora dos tubos. Água de resfriamento (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) escoa pelos tubos e aquece de 10 para 75 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 1000 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Ts = 105 °Cṁ = 0,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 75 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
5.Difícil
comprimentoT145 °C60 °C48,89 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) esfria de 145 para 60 °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 = 1500 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 145 → 60 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
comprimentoT150 °C110 °C24,67 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 150 para 110 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 3 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 10 °C. Com U = 800 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 150 → 110 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²

Gabarito

  1. 1. Q̇ = 33,6 kW
  2. 2. ΔTlm = 79,96 K
  3. 3. A = 35,2 m²
  4. 4. A = 2,409 m²
  5. 5. A = 2,103 m²
  6. 6. A = 2,05 m²

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