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 °C85 °C45 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente, o fluido quente esfria de 105 para 85 °C enquanto o fluido frio aquece de 30 para 45 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 105 → 85 °CTc: 30 → 45 °C
ΔTlm = K
2.Fácil

Em um trocador de calor, 0,2 kg/s de óleo leve (cp = 2,1 kJ/(kg·K)) são aquecidos de 30 para 65 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

ṁ = 0,2 kg/scp = 2,1 kJ/(kg·K)T: 30 → 65 °C
Q̇ = kW
3.Média
comprimentoT100 °C10 °C45 °CΔT₁ΔT₂vapor condensando

Em um condensador, vapor condensa a 100 °C constantes por fora dos tubos. Água de resfriamento (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) escoa pelos tubos e aquece de 10 para 45 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 2500 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Ts = 100 °Cṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 45 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
4.Média
comprimentoT100 °C30 °C85 °CΔT₁ΔT₂vapor condensando

Em um condensador, vapor condensa a 100 °C constantes por fora dos tubos. Água de resfriamento (5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) escoa pelos tubos e aquece de 30 para 85 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 1500 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Ts = 100 °Cṁ = 5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 85 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
5.Difícil
comprimentoT130 °C105 °C69,86 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) esfria de 130 para 105 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 0,5 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 = 1,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 130 → 105 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
comprimentoT115 °C80 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Em um trocador de calor de tubo duplo de correntes paralelas, óleo quente (0,2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) escoa no tubo interno e esfria de 115 para 80 °C. Água (0,3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) no espaço anular entra a 10 °C. O tubo interno tem diâmetro de 50 mm, e U = 200 W/(m²·K) se baseia nesse diâmetro. Encontre o comprimento de tubo L necessário.

ṁh = 0,2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 115 → 80 °Cṁc = 0,3 kg/sTc,in = 10 °CD = 50 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m

Gabarito

  1. 1. ΔTlm = 57,46 K
  2. 2. Q̇ = 14,7 kW
  3. 3. A = 1,647 m²
  4. 4. A = 21,46 m²
  5. 5. A = 6,735 m²
  6. 6. L = 5,896 m

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