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
comprimentoT120 °C75 °C?15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) esfria de 120 para 75 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 0,8 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 15 °C. Nenhum calor é perdido para o ambiente. Encontre a temperatura de saída da água Tc,out.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 120 → 75 °Cṁc = 0,8 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
2.Fácil
comprimentoT165 °C130 °C140 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente, o fluido quente esfria de 165 para 130 °C enquanto o fluido frio aquece de 15 para 140 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 165 → 130 °CTc: 15 → 140 °C
ΔTlm = K
3.Média
comprimentoT90 °C55 °C70 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente transfere 390 kW. O fluido quente esfria de 90 para 55 °C e o fluido frio aquece de 30 para 70 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 1500 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 390 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 90 → 55 °CTc: 30 → 70 °C
A = m²
4.Média
comprimentoT145 °C130 °C30 °C110 °CΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Um trocador de calor de correntes paralelas transfere 400 kW. Sua área de troca térmica é 5 m². O fluido quente esfria de 145 para 130 °C e o fluido frio aquece de 30 para 110 °C. Encontre o coeficiente global de transferência de calor U.

Q̇ = 400 kWA = 5 m²Th: 145 → 130 °CTc: 30 → 110 °C
U = W/(m²·K)
5.Difícil
comprimentoT90 °C60 °C?25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor de tubo duplo em contracorrente, óleo quente (0,8 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) escoa no tubo interno e esfria de 90 para 60 °C. Água (0,3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) no espaço anular entra a 25 °C. O tubo interno tem diâmetro de 25 mm, e U = 150 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: 90 → 60 °Cṁc = 0,3 kg/sTc,in = 25 °CD = 25 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m
6.Difícil
comprimentoT140 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂vapor condensando

Vapor condensa a 140 °C constantes por fora dos tubos de um condensador com área de troca térmica de 4 m² e U = 2000 W/(m²·K). Água de resfriamento (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra nos tubos a 20 °C. Encontre a temperatura de saída da água Tc,out.

Ts = 140 °CA = 4 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C

Gabarito

  1. 1. Tc,out = 71,52 °C
  2. 2. ΔTlm = 58,98 K
  3. 3. A = 11,6 m²
  4. 4. U = 1473 W/(m²·K)
  5. 5. L = 203,5 m
  6. 6. Tc,out = 93,91 °C

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