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, 0,5 kg/s de óleo leve (cp = 2,1 kJ/(kg·K)) são aquecidos de 15 para 55 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

ṁ = 0,5 kg/scp = 2,1 kJ/(kg·K)T: 15 → 55 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
comprimentoT115 °C70 °C?20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) esfria de 115 para 70 °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. Nenhum calor é perdido para o ambiente. Encontre a temperatura de saída da água Tc,out.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 115 → 70 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
3.Média
comprimentoT180 °C150 °C10 °C25 °CΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Um trocador de calor em correntes paralelas transfere 90 kW. O fluido quente esfria de 180 para 150 °C e o fluido frio aquece de 10 para 25 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 200 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 90 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 180 → 150 °CTc: 10 → 25 °C
A = m²
4.Média
comprimentoT135 °C35 °C105 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente transfere 210 kW. O fluido quente esfria de 135 para 35 °C e o fluido frio aquece de 15 para 105 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 1500 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 210 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 135 → 35 °CTc: 15 → 105 °C
A = m²
5.Difícil
comprimentoT130 °C80 °C39,94 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) esfria de 130 para 80 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 1,5 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 = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 130 → 80 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
comprimentoT100 °C60 °C?15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor de tubo duplo em contracorrente, óleo quente (0,2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) escoa no tubo interno e esfria de 100 para 60 °C. Água (0,5 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 = 150 W/(m²·K) se baseia nesse diâmetro. Encontre o comprimento de tubo L necessário.

ṁh = 0,2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 100 → 60 °Cṁc = 0,5 kg/sTc,in = 15 °CD = 40 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m

Gabarito

  1. 1. Q̇ = 42 kW
  2. 2. Tc,out = 87,82 °C
  3. 3. A = 3,075 m²
  4. 4. A = 5,677 m²
  5. 5. A = 8,444 m²
  6. 6. L = 14,96 m

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