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
comprimentoT100 °C55 °C70 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente, o fluido quente esfria de 100 para 55 °C enquanto o fluido frio aquece de 10 para 70 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 100 → 55 °CTc: 10 → 70 °C
ΔTlm = K
2.Fácil
comprimentoT160 °C55 °C?25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 160 para 55 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 2 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 25 °C. Nenhum calor é perdido para o ambiente. Encontre a temperatura de saída da água Tc,out.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 160 → 55 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
3.Média
comprimentoT105 °C60 °C30 °C45 °CΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Um trocador de calor em correntes paralelas transfere 390 kW. O fluido quente esfria de 105 para 60 °C e o fluido frio aquece de 30 para 45 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 300 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 390 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 105 → 60 °CTc: 30 → 45 °C
A = m²
4.Média
comprimentoT90 °C60 °C65 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor casco e tubos (uma passagem no casco, duas passagens nos tubos) deve transferir 250 kW. O fluido quente esfria de 90 para 60 °C e o fluido frio aquece de 15 para 65 °C. O fator de correção da MLDT para esse arranjo é F = 0,8, e U = 500 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 250 kWF = 0,8U = 500 W/(m²·K)Th: 90 → 60 °CTc: 15 → 65 °C
A = m²
5.Difícil
comprimentoT150 °C110 °C25,02 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) esfria de 150 para 110 °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 = 200 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 150 → 110 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
comprimentoT100 °C75 °C27,49 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) esfria de 100 para 75 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 3 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 25 °C. Com U = 500 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 100 → 75 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²

Gabarito

  1. 1. ΔTlm = 36,99 K
  2. 2. Tc,out = 39,44 °C
  3. 3. A = 34,87 m²
  4. 4. A = 18,37 m²
  5. 5. A = 1,971 m²
  6. 6. A = 1,032 m²

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