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 °C50 °C?30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 105 para 50 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 1,5 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 30 °C. Nenhum calor é perdido para o ambiente. Encontre a temperatura de saída da água Tc,out.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 105 → 50 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
2.Fácil
comprimentoT135 °C50 °C100 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente, o fluido quente esfria de 135 para 50 °C enquanto o fluido frio aquece de 20 para 100 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 135 → 50 °CTc: 20 → 100 °C
ΔTlm = K
3.Média
comprimentoT120 °C25 °C85 °CΔT₁ΔT₂vapor condensando

Em um condensador, vapor condensa a 120 °C constantes por fora dos tubos. Água de resfriamento (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) escoa pelos tubos e aquece de 25 para 85 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 1500 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Ts = 120 °Cṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 25 → 85 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
4.Média
comprimentoT150 °C55 °C135 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente transfere 160 kW. Sua área de troca térmica é 2 m². O fluido quente esfria de 150 para 55 °C e o fluido frio aquece de 30 para 135 °C. Encontre o coeficiente global de transferência de calor U.

Q̇ = 160 kWA = 2 m²Th: 150 → 55 °CTc: 30 → 135 °C
U = W/(m²·K)
5.Difícil
comprimentoT95 °C50 °C?20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor de tubo duplo em contracorrente, óleo quente (0,2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) escoa no tubo interno e esfria de 95 para 50 °C. Água (0,3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) no espaço anular entra a 20 °C. O tubo interno tem diâmetro de 25 mm, e U = 300 W/(m²·K) se baseia nesse diâmetro. Encontre o comprimento de tubo L necessário.

ṁh = 0,2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 95 → 50 °Cṁc = 0,3 kg/sTc,in = 20 °CD = 25 mmU = 300 W/(m²·K)
L = m
6.Difícil
comprimentoT90 °C50 °C41,79 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) esfria de 90 para 50 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 1,5 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 15 °C. Com U = 500 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 90 → 50 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²

Gabarito

  1. 1. Tc,out = 50,18 °C
  2. 2. ΔTlm = 32,44 K
  3. 3. A = 5,565 m²
  4. 4. U = 4087 W/(m²·K)
  5. 5. L = 20,59 m
  6. 6. A = 8,145 m²

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