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
comprimentoT115 °C75 °C55 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente tem área de troca térmica de 4 m² e coeficiente global de transferência de calor de 200 W/(m²·K). O fluido quente esfria de 115 para 75 °C e o fluido frio aquece de 20 para 55 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

A = 4 m²U = 200 W/(m²·K)Th: 115 → 75 °CTc: 20 → 55 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
comprimentoT95 °C55 °C65 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente, o fluido quente esfria de 95 para 55 °C enquanto o fluido frio aquece de 30 para 65 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 95 → 55 °CTc: 30 → 65 °C
ΔTlm = K
3.Média
comprimentoT155 °C85 °C45 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor casco e tubos (uma passagem no casco, duas passagens nos tubos) deve transferir 310 kW. O fluido quente esfria de 155 para 85 °C e o fluido frio aquece de 30 para 45 °C. O fator de correção da MLDT para esse arranjo é F = 0,85, e U = 300 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 310 kWF = 0,85U = 300 W/(m²·K)Th: 155 → 85 °CTc: 30 → 45 °C
A = m²
4.Média
comprimentoT110 °C30 °C95 °CΔT₁ΔT₂vapor condensando

Em um condensador, vapor condensa a 110 °C constantes por fora dos tubos. Água de resfriamento (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) escoa pelos tubos e aquece de 30 para 95 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 1500 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Ts = 110 °Cṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 95 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
5.Difícil
comprimentoT105 °C70 °C?20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor de tubo duplo em contracorrente, óleo quente (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) escoa no tubo interno e esfria de 105 para 70 °C. Água (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) no espaço anular entra a 20 °C. O tubo interno tem diâmetro de 20 mm, e U = 200 W/(m²·K) se baseia nesse diâmetro. Encontre o comprimento de tubo L necessário.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 105 → 70 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 20 °CD = 20 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m
6.Difícil
comprimentoT90 °C??25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente as duas correntes têm a mesma taxa de capacidade térmica, ṁ·cp = 0,5 kW/K. A corrente quente entra a 90 °C e a corrente fria a 25 °C. O trocador tem A = 3 m² e U = 300 W/(m²·K). Encontre a temperatura de saída quente Th,out.

Ch = Cc = 0,5 kW/KTh,in = 90 °CTc,in = 25 °CA = 3 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C

Gabarito

  1. 1. Q̇ = 45,97 kW
  2. 2. ΔTlm = 27,42 K
  3. 3. A = 15,32 m²
  4. 4. A = 9,33 m²
  5. 5. L = 100,4 m
  6. 6. Th,out = 48,21 °C

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