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
comprimentoT80 °C35 °C55 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente tem área de troca térmica de 0,5 m² e coeficiente global de transferência de calor de 200 W/(m²·K). O fluido quente esfria de 80 para 35 °C e o fluido frio aquece de 15 para 55 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

A = 0,5 m²U = 200 W/(m²·K)Th: 80 → 35 °CTc: 15 → 55 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
comprimentoT150 °C85 °C70 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente tem área de troca térmica de 2 m² e coeficiente global de transferência de calor de 300 W/(m²·K). O fluido quente esfria de 150 para 85 °C e o fluido frio aquece de 20 para 70 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

A = 2 m²U = 300 W/(m²·K)Th: 150 → 85 °CTc: 20 → 70 °C
Q̇ = kW
3.Média
comprimentoT180 °C160 °C135 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente transfere 130 kW. Sua área de troca térmica é 1 m². O fluido quente esfria de 180 para 160 °C e o fluido frio aquece de 25 para 135 °C. Encontre o coeficiente global de transferência de calor U.

Q̇ = 130 kWA = 1 m²Th: 180 → 160 °CTc: 25 → 135 °C
U = W/(m²·K)
4.Média
comprimentoT170 °C150 °C150 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente transfere 390 kW. O fluido quente esfria de 170 para 150 °C e o fluido frio aquece de 30 para 150 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 800 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 390 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 170 → 150 °CTc: 30 → 150 °C
A = m²
5.Difícil
comprimentoT120 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂vapor condensando

Vapor condensa a 120 °C constantes por fora dos tubos de um condensador com área de troca térmica de 4 m² e U = 1000 W/(m²·K). Água de resfriamento (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra nos tubos a 10 °C. Encontre a temperatura de saída da água Tc,out.

Ts = 120 °CA = 4 m²U = 1000 W/(m²·K)ṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
6.Difícil
comprimentoT110 °C30 °C20,05 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) esfria de 110 para 30 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 2 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 10 °C. Com U = 1000 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 110 → 30 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²

Gabarito

  1. 1. Q̇ = 2,241 kW
  2. 2. Q̇ = 43,34 kW
  3. 3. U = 1587 W/(m²·K)
  4. 4. A = 8,735 m²
  5. 5. Tc,out = 61,88 °C
  6. 6. A = 1,805 m²

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