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

Em um trocador de calor, 0,3 kg/s de óleo leve (cp = 2,1 kJ/(kg·K)) são resfriados de 60 para 45 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

ṁ = 0,3 kg/scp = 2,1 kJ/(kg·K)T: 60 → 45 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
comprimentoT105 °C50 °C?25 °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 2 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 25 °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 = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
3.Média
comprimentoT140 °C110 °C30 °C85 °CΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Um trocador de calor em correntes paralelas transfere 220 kW. O fluido quente esfria de 140 para 110 °C e o fluido frio aquece de 30 para 85 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 200 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 220 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 140 → 110 °CTc: 30 → 85 °C
A = m²
4.Média
comprimentoT125 °C80 °C60 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente transfere 290 kW. O fluido quente esfria de 125 para 80 °C e o fluido frio aquece de 20 para 60 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 300 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 290 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 125 → 80 °CTc: 20 → 60 °C
A = m²
5.Difícil
comprimentoT90 °C55 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Em um trocador de calor de tubo duplo de correntes paralelas, óleo quente (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) escoa no tubo interno e esfria de 90 para 55 °C. Água (0,8 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 = 150 W/(m²·K) se baseia nesse diâmetro. Encontre o comprimento de tubo L necessário.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 90 → 55 °Cṁc = 0,8 kg/sTc,in = 20 °CD = 25 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m
6.Difícil
comprimentoT155 °C105 °C130 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 155 para 105 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 0,5 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 20 °C. Com U = 200 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 155 → 105 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²

Gabarito

  1. 1. Q̇ = 9,45 kW
  2. 2. Tc,out = 40,13 °C
  3. 3. A = 19,17 m²
  4. 4. A = 15,47 m²
  5. 5. L = 89,69 m
  6. 6. A = 23,47 m²

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