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
comprimentoT105 °C60 °C40 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente tem área de troca térmica de 12 m² e coeficiente global de transferência de calor de 300 W/(m²·K). O fluido quente esfria de 105 para 60 °C e o fluido frio aquece de 30 para 40 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

A = 12 m²U = 300 W/(m²·K)Th: 105 → 60 °CTc: 30 → 40 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
comprimentoT180 °C125 °C125 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente, o fluido quente esfria de 180 para 125 °C enquanto o fluido frio aquece de 20 para 125 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 180 → 125 °CTc: 20 → 125 °C
ΔTlm = K
3.Média
comprimentoT90 °C65 °C80 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor casco e tubos (uma passagem no casco, duas passagens nos tubos) deve transferir 140 kW. O fluido quente esfria de 90 para 65 °C e o fluido frio aquece de 30 para 80 °C. O fator de correção da MLDT para esse arranjo é F = 0,88, e U = 200 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 140 kWF = 0,88U = 200 W/(m²·K)Th: 90 → 65 °CTc: 30 → 80 °C
A = m²
4.Média
comprimentoT130 °C25 °C55 °CΔT₁ΔT₂vapor condensando

Em um condensador, vapor condensa a 130 °C constantes por fora dos tubos. Água de resfriamento (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) escoa pelos tubos e aquece de 25 para 55 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 3500 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Ts = 130 °Cṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 25 → 55 °CU = 3500 W/(m²·K)
A = m²
5.Difícil
comprimentoT115 °C60 °C85,53 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 115 para 60 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 1 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 25 °C. Com U = 200 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 115 → 60 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
comprimentoT165 °C125 °C36,51 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 165 para 125 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 2 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 20 °C. Com U = 800 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 165 → 125 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²

Gabarito

  1. 1. Q̇ = 163 kW
  2. 2. ΔTlm = 77,32 K
  3. 3. A = 39,86 m²
  4. 4. A = 0,4018 m²
  5. 5. A = 39,34 m²
  6. 6. A = 1,483 m²

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