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
comprimentoT165 °C90 °C90 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente tem área de troca térmica de 2,5 m² e coeficiente global de transferência de calor de 1500 W/(m²·K). O fluido quente esfria de 165 para 90 °C e o fluido frio aquece de 20 para 90 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

A = 2,5 m²U = 1500 W/(m²·K)Th: 165 → 90 °CTc: 20 → 90 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
comprimentoT175 °C145 °C30 °C90 °CΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Em um trocador de calor de correntes paralelas o fluido quente esfria de 175 para 145 °C enquanto o fluido frio aquece de 30 para 90 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 175 → 145 °CTc: 30 → 90 °C
ΔTlm = K
3.Média
comprimentoT175 °C90 °C160 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente transfere 40 kW. O fluido quente esfria de 175 para 90 °C e o fluido frio aquece de 20 para 160 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 800 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 40 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 175 → 90 °CTc: 20 → 160 °C
A = m²
4.Média
comprimentoT110 °C15 °C70 °CΔT₁ΔT₂vapor condensando

Em um condensador, vapor condensa a 110 °C constantes por fora dos tubos. Água de resfriamento (3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) escoa pelos tubos e aquece de 15 para 70 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 1000 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Ts = 110 °Cṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 70 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
5.Difícil
comprimentoT100 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂vapor condensando

Vapor condensa a 100 °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 (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra nos tubos a 20 °C. Encontre a temperatura de saída da água Tc,out.

Ts = 100 °CA = 6 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
6.Difícil
comprimentoT160 °C55 °C50,17 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) esfria de 160 para 55 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 3 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 15 °C. Com U = 800 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 160 → 55 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²

Gabarito

  1. 1. Q̇ = 271,8 kW
  2. 2. ΔTlm = 92,84 K
  3. 3. A = 1,4 m²
  4. 4. A = 10,85 m²
  5. 5. Tc,out = 95,47 °C
  6. 6. A = 7,973 m²

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