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
comprimentoT85 °C25 °C55 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente tem área de troca térmica de 15 m² e coeficiente global de transferência de calor de 200 W/(m²·K). O fluido quente esfria de 85 para 25 °C e o fluido frio aquece de 10 para 55 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

A = 15 m²U = 200 W/(m²·K)Th: 85 → 25 °CTc: 10 → 55 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
comprimentoT130 °C95 °C95 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente, o fluido quente esfria de 130 para 95 °C enquanto o fluido frio aquece de 25 para 95 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 130 → 95 °CTc: 25 → 95 °C
ΔTlm = K
3.Média
comprimentoT170 °C70 °C60 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor casco e tubos (uma passagem no casco, duas passagens nos tubos) deve transferir 450 kW. O fluido quente esfria de 170 para 70 °C e o fluido frio aquece de 30 para 60 °C. O fator de correção da MLDT para esse arranjo é F = 0,85, e U = 200 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 450 kWF = 0,85U = 200 W/(m²·K)Th: 170 → 70 °CTc: 30 → 60 °C
A = m²
4.Média
comprimentoT105 °C85 °C45 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente transfere 160 kW. Sua área de troca térmica é 15 m². O fluido quente esfria de 105 para 85 °C e o fluido frio aquece de 30 para 45 °C. Encontre o coeficiente global de transferência de calor U.

Q̇ = 160 kWA = 15 m²Th: 105 → 85 °CTc: 30 → 45 °C
U = W/(m²·K)
5.Difícil
comprimentoT145 °C85 °C?20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor de tubo duplo em contracorrente, óleo quente (0,2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) escoa no tubo interno e esfria de 145 para 85 °C. Água (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) no espaço anular entra a 20 °C. O tubo interno tem diâmetro de 32 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: 145 → 85 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 20 °CD = 32 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m
6.Difícil
comprimentoT120 °C60 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Em um trocador de calor de tubo duplo de correntes paralelas, óleo quente (0,8 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) escoa no tubo interno e esfria de 120 para 60 °C. Água (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) no espaço anular entra a 25 °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 = 0,8 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 120 → 60 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 25 °CD = 50 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m

Gabarito

  1. 1. Q̇ = 64,92 kW
  2. 2. ΔTlm = 50,49 K
  3. 3. A = 38,25 m²
  4. 4. U = 185,6 W/(m²·K)
  5. 5. L = 14,04 m
  6. 6. L = 116,9 m

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