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 °C90 °C110 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente, o fluido quente esfria de 130 para 90 °C enquanto o fluido frio aquece de 25 para 110 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 130 → 90 °CTc: 25 → 110 °C
ΔTlm = K
2.Fácil

Em um trocador de calor, 1 kg/s de etanol (cp = 2,44 kJ/(kg·K)) são aquecidos de 30 para 70 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

ṁ = 1 kg/scp = 2,44 kJ/(kg·K)T: 30 → 70 °C
Q̇ = kW
3.Média
comprimentoT90 °C55 °C50 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor casco e tubos (uma passagem no casco, duas passagens nos tubos) deve transferir 210 kW. O fluido quente esfria de 90 para 55 °C e o fluido frio aquece de 30 para 50 °C. O fator de correção da MLDT para esse arranjo é F = 0,92, e U = 500 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 210 kWF = 0,92U = 500 W/(m²·K)Th: 90 → 55 °CTc: 30 → 50 °C
A = m²
4.Média
comprimentoT120 °C25 °C45 °CΔT₁ΔT₂vapor condensando

Em um condensador, vapor condensa a 120 °C constantes por fora dos tubos. Água de resfriamento (5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) escoa pelos tubos e aquece de 25 para 45 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 2000 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Ts = 120 °Cṁ = 5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 25 → 45 °CU = 2000 W/(m²·K)
A = m²
5.Difícil
comprimentoT165 °C85 °C21,96 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) esfria de 165 para 85 °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 = 1500 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 165 → 85 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
comprimentoT140 °C100 °C38,92 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) esfria de 140 para 100 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 1 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 15 °C. Com U = 300 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 140 → 100 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

Gabarito

  1. 1. ΔTlm = 38,18 K
  2. 2. Q̇ = 97,6 kW
  3. 3. A = 14,3 m²
  4. 4. A = 2,47 m²
  5. 5. A = 0,6326 m²
  6. 6. A = 3,592 m²

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