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 °C50 °C?30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) esfria de 165 para 50 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 3 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 30 °C. Nenhum calor é perdido para o ambiente. Encontre a temperatura de saída da água Tc,out.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 165 → 50 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
2.Fácil
comprimentoT145 °C70 °C80 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente, o fluido quente esfria de 145 para 70 °C enquanto o fluido frio aquece de 20 para 80 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 145 → 70 °CTc: 20 → 80 °C
ΔTlm = K
3.Média
comprimentoT180 °C80 °C165 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor casco e tubos (uma passagem no casco, duas passagens nos tubos) deve transferir 620 kW. O fluido quente esfria de 180 para 80 °C e o fluido frio aquece de 30 para 165 °C. O fator de correção da MLDT para esse arranjo é F = 0,88, e U = 500 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 620 kWF = 0,88U = 500 W/(m²·K)Th: 180 → 80 °CTc: 30 → 165 °C
A = m²
4.Média
comprimentoT145 °C100 °C80 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente transfere 360 kW. Sua área de troca térmica é 12 m². O fluido quente esfria de 145 para 100 °C e o fluido frio aquece de 20 para 80 °C. Encontre o coeficiente global de transferência de calor U.

Q̇ = 360 kWA = 12 m²Th: 145 → 100 °CTc: 20 → 80 °C
U = W/(m²·K)
5.Difícil
comprimentoT85 °C60 °C50,63 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 85 para 60 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 1 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 30 °C. Com U = 500 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 85 → 60 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
comprimentoT155 °C40 °C78,28 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 155 para 40 °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 = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 155 → 40 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²

Gabarito

  1. 1. Tc,out = 41,46 °C
  2. 2. ΔTlm = 57,17 K
  3. 3. A = 48,47 m²
  4. 4. U = 415,3 W/(m²·K)
  5. 5. A = 5,368 m²
  6. 6. A = 5,734 m²

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