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 °C45 °C45 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente tem área de troca térmica de 0,5 m² e coeficiente global de transferência de calor de 1500 W/(m²·K). O fluido quente esfria de 85 para 45 °C e o fluido frio aquece de 20 para 45 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

A = 0,5 m²U = 1500 W/(m²·K)Th: 85 → 45 °CTc: 20 → 45 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
comprimentoT80 °C45 °C40 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente, o fluido quente esfria de 80 para 45 °C enquanto o fluido frio aquece de 25 para 40 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 80 → 45 °CTc: 25 → 40 °C
ΔTlm = K
3.Média
comprimentoT110 °C15 °C70 °CΔT₁ΔT₂vapor condensando

Em um condensador, vapor condensa a 110 °C constantes por fora dos tubos. Água de resfriamento (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) escoa pelos tubos e aquece de 15 para 70 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 1000 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Ts = 110 °Cṁ = 0,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 70 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
4.Média
comprimentoT80 °C65 °C55 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente transfere 380 kW. Sua área de troca térmica é 10 m². O fluido quente esfria de 80 para 65 °C e o fluido frio aquece de 15 para 55 °C. Encontre o coeficiente global de transferência de calor U.

Q̇ = 380 kWA = 10 m²Th: 80 → 65 °CTc: 15 → 55 °C
U = W/(m²·K)
5.Difícil
comprimentoT170 °C80 °C129 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 170 para 80 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 0,5 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 30 °C. Com U = 1000 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 170 → 80 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
comprimentoT90 °C50 °C13,99 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) esfria de 90 para 50 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 3 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 10 °C. Com U = 300 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 90 → 50 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

Gabarito

  1. 1. Q̇ = 23,94 kW
  2. 2. ΔTlm = 28,85 K
  3. 3. A = 1,808 m²
  4. 4. U = 1054 W/(m²·K)
  5. 5. A = 4,567 m²
  6. 6. A = 2,971 m²

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