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
comprimentoT160 °C140 °C45 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente, o fluido quente esfria de 160 para 140 °C enquanto o fluido frio aquece de 30 para 45 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 160 → 140 °CTc: 30 → 45 °C
ΔTlm = K
2.Fácil
comprimentoT155 °C75 °C70 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente tem área de troca térmica de 2,5 m² e coeficiente global de transferência de calor de 200 W/(m²·K). O fluido quente esfria de 155 para 75 °C e o fluido frio aquece de 25 para 70 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

A = 2,5 m²U = 200 W/(m²·K)Th: 155 → 75 °CTc: 25 → 70 °C
Q̇ = kW
3.Média
comprimentoT150 °C60 °C70 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor casco e tubos (uma passagem no casco, duas passagens nos tubos) deve transferir 280 kW. O fluido quente esfria de 150 para 60 °C e o fluido frio aquece de 30 para 70 °C. O fator de correção da MLDT para esse arranjo é F = 0,95, e U = 1000 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 280 kWF = 0,95U = 1000 W/(m²·K)Th: 150 → 60 °CTc: 30 → 70 °C
A = m²
4.Média
comprimentoT125 °C40 °C35 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente transfere 130 kW. O fluido quente esfria de 125 para 40 °C e o fluido frio aquece de 20 para 35 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 300 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 130 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 125 → 40 °CTc: 20 → 35 °C
A = m²
5.Difícil
comprimentoT145 °C80 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Em um trocador de calor de tubo duplo de correntes paralelas, óleo quente (0,3 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) escoa no tubo interno e esfria de 145 para 80 °C. Água (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) no espaço anular entra a 15 °C. O tubo interno tem diâmetro de 40 mm, e U = 400 W/(m²·K) se baseia nesse diâmetro. Encontre o comprimento de tubo L necessário.

ṁh = 0,3 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 145 → 80 °Cṁc = 1,5 kg/sTc,in = 15 °CD = 40 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m
6.Difícil
comprimentoT155 °C50 °C67,75 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) esfria de 155 para 50 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 1 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 15 °C. Com U = 300 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 155 → 50 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

Gabarito

  1. 1. ΔTlm = 112,5 K
  2. 2. Q̇ = 32,98 kW
  3. 3. A = 5,782 m²
  4. 4. A = 9,311 m²
  5. 5. L = 10,01 m
  6. 6. A = 12,85 m²

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