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
comprimentoT130 °C50 °C?15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 130 para 50 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 0,5 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 15 °C. Nenhum calor é perdido para o ambiente. Encontre a temperatura de saída da água Tc,out.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 130 → 50 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
2.Fácil

Em um trocador de calor, 0,5 kg/s de óleo leve (cp = 2,1 kJ/(kg·K)) são aquecidos de 15 para 85 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

ṁ = 0,5 kg/scp = 2,1 kJ/(kg·K)T: 15 → 85 °C
Q̇ = kW
3.Média
comprimentoT130 °C70 °C20 °C45 °CΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Um trocador de calor em correntes paralelas transfere 60 kW. O fluido quente esfria de 130 para 70 °C e o fluido frio aquece de 20 para 45 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 300 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 60 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 130 → 70 °CTc: 20 → 45 °C
A = m²
4.Média
comprimentoT180 °C120 °C10 °C50 °CΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Um trocador de calor em correntes paralelas transfere 130 kW. O fluido quente esfria de 180 para 120 °C e o fluido frio aquece de 10 para 50 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 800 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 130 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 180 → 120 °CTc: 10 → 50 °C
A = m²
5.Difícil
comprimentoT130 °C??20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente as duas correntes têm a mesma taxa de capacidade térmica, ṁ·cp = 1 kW/K. A corrente quente entra a 130 °C e a corrente fria a 20 °C. O trocador tem A = 5 m² e U = 300 W/(m²·K). Encontre a temperatura de saída quente Th,out.

Ch = Cc = 1 kW/KTh,in = 130 °CTc,in = 20 °CA = 5 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Difícil
comprimentoT90 °C60 °C35,98 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) esfria de 90 para 60 °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 = 1500 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 90 → 60 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²

Gabarito

  1. 1. Tc,out = 59,02 °C
  2. 2. Q̇ = 73,5 kW
  3. 3. A = 3,486 m²
  4. 4. A = 1,442 m²
  5. 5. Th,out = 64 °C
  6. 6. A = 1,224 m²

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