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
comprimentoT170 °C110 °C155 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente, o fluido quente esfria de 170 para 110 °C enquanto o fluido frio aquece de 30 para 155 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 170 → 110 °CTc: 30 → 155 °C
ΔTlm = K
2.Fácil
comprimentoT145 °C45 °C40 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente tem área de troca térmica de 20 m² e coeficiente global de transferência de calor de 1500 W/(m²·K). O fluido quente esfria de 145 para 45 °C e o fluido frio aquece de 20 para 40 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

A = 20 m²U = 1500 W/(m²·K)Th: 145 → 45 °CTc: 20 → 40 °C
Q̇ = kW
3.Média
comprimentoT180 °C165 °C25 °C150 °CΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Um trocador de calor de correntes paralelas transfere 470 kW. Sua área de troca térmica é 20 m². O fluido quente esfria de 180 para 165 °C e o fluido frio aquece de 25 para 150 °C. Encontre o coeficiente global de transferência de calor U.

Q̇ = 470 kWA = 20 m²Th: 180 → 165 °CTc: 25 → 150 °C
U = W/(m²·K)
4.Média
comprimentoT140 °C80 °C90 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor casco e tubos (uma passagem no casco, duas passagens nos tubos) deve transferir 120 kW. O fluido quente esfria de 140 para 80 °C e o fluido frio aquece de 20 para 90 °C. O fator de correção da MLDT para esse arranjo é F = 0,9, e U = 500 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 120 kWF = 0,9U = 500 W/(m²·K)Th: 140 → 80 °CTc: 20 → 90 °C
A = m²
5.Difícil
comprimentoT140 °C115 °C79,81 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (2 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) esfria de 140 para 115 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 0,5 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 20 °C. Com U = 1000 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 140 → 115 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
comprimentoT110 °C70 °C?20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor de tubo duplo em contracorrente, óleo quente (0,8 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) escoa no tubo interno e esfria de 110 para 70 °C. Água (0,8 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) no espaço anular entra a 20 °C. O tubo interno tem diâmetro de 50 mm, e U = 250 W/(m²·K) se baseia nesse diâmetro. Encontre o comprimento de tubo L necessário.

ṁh = 0,8 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 110 → 70 °Cṁc = 0,8 kg/sTc,in = 20 °CD = 50 mmU = 250 W/(m²·K)
L = m

Gabarito

  1. 1. ΔTlm = 38,83 K
  2. 2. Q̇ = 1672 kW
  3. 3. U = 392 W/(m²·K)
  4. 4. A = 4,862 m²
  5. 5. A = 1,639 m²
  6. 6. L = 32,02 m

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