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
comprimentoT160 °C145 °C150 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente, o fluido quente esfria de 160 para 145 °C enquanto o fluido frio aquece de 25 para 150 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 160 → 145 °CTc: 25 → 150 °C
ΔTlm = K
2.Fácil
comprimentoT130 °C70 °C95 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente, o fluido quente esfria de 130 para 70 °C enquanto o fluido frio aquece de 30 para 95 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 130 → 70 °CTc: 30 → 95 °C
ΔTlm = K
3.Média
comprimentoT175 °C35 °C30 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor casco e tubos (uma passagem no casco, duas passagens nos tubos) deve transferir 270 kW. O fluido quente esfria de 175 para 35 °C e o fluido frio aquece de 20 para 30 °C. O fator de correção da MLDT para esse arranjo é F = 0,8, e U = 800 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 270 kWF = 0,8U = 800 W/(m²·K)Th: 175 → 35 °CTc: 20 → 30 °C
A = m²
4.Média
comprimentoT120 °C10 °C95 °CΔT₁ΔT₂vapor condensando

Em um condensador, vapor condensa a 120 °C constantes por fora dos tubos. Água de resfriamento (5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) escoa pelos tubos e aquece de 10 para 95 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 2500 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Ts = 120 °Cṁ = 5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 95 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
5.Difícil
comprimentoT130 °C75 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Em um trocador de calor de tubo duplo de correntes paralelas, óleo quente (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) escoa no tubo interno e esfria de 130 para 75 °C. Água (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) no espaço anular entra a 20 °C. O tubo interno tem diâmetro de 20 mm, e U = 150 W/(m²·K) se baseia nesse diâmetro. Encontre o comprimento de tubo L necessário.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 130 → 75 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 20 °CD = 20 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m
6.Difícil
comprimentoT120 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂vapor condensando

Vapor condensa a 120 °C constantes por fora dos tubos de um condensador com área de troca térmica de 6 m² e U = 2000 W/(m²·K). Água de resfriamento (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra nos tubos a 25 °C. Encontre a temperatura de saída da água Tc,out.

Ts = 120 °CA = 6 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C

Gabarito

  1. 1. ΔTlm = 44,27 K
  2. 2. ΔTlm = 37,44 K
  3. 3. A = 7,362 m²
  4. 4. A = 12,39 m²
  5. 5. L = 206,3 m
  6. 6. Tc,out = 97,39 °C

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