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 °C150 °C70 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente tem área de troca térmica de 3 m² e coeficiente global de transferência de calor de 1500 W/(m²·K). O fluido quente esfria de 170 para 150 °C e o fluido frio aquece de 25 para 70 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

A = 3 m²U = 1500 W/(m²·K)Th: 170 → 150 °CTc: 25 → 70 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
comprimentoT170 °C55 °C?10 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 170 para 55 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 2 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 10 °C. Nenhum calor é perdido para o ambiente. Encontre a temperatura de saída da água Tc,out.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 170 → 55 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
3.Média
comprimentoT170 °C140 °C30 °C85 °CΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Um trocador de calor de correntes paralelas transfere 330 kW. Sua área de troca térmica é 2,5 m². O fluido quente esfria de 170 para 140 °C e o fluido frio aquece de 30 para 85 °C. Encontre o coeficiente global de transferência de calor U.

Q̇ = 330 kWA = 2,5 m²Th: 170 → 140 °CTc: 30 → 85 °C
U = W/(m²·K)
4.Média
comprimentoT100 °C85 °C15 °C50 °CΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Um trocador de calor de correntes paralelas transfere 60 kW. Sua área de troca térmica é 4 m². O fluido quente esfria de 100 para 85 °C e o fluido frio aquece de 15 para 50 °C. Encontre o coeficiente global de transferência de calor U.

Q̇ = 60 kWA = 4 m²Th: 100 → 85 °CTc: 15 → 50 °C
U = W/(m²·K)
5.Difícil
comprimentoT80 °C45 °C29,26 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 80 para 45 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 1,5 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 10 °C. Com U = 200 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 80 → 45 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
comprimentoT130 °C30 °C?ΔT₁ΔT₂vapor condensando

Vapor condensa a 130 °C constantes por fora dos tubos de um condensador com área de troca térmica de 1,5 m² e U = 2000 W/(m²·K). Água de resfriamento (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra nos tubos a 30 °C. Encontre a temperatura de saída da água Tc,out.

Ts = 130 °CA = 1,5 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C

Gabarito

  1. 1. Q̇ = 504,2 kW
  2. 2. Tc,out = 57,46 °C
  3. 3. U = 1451 W/(m²·K)
  4. 4. U = 266,2 W/(m²·K)
  5. 5. A = 14,24 m²
  6. 6. Tc,out = 81,21 °C

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