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
comprimentoT135 °C80 °C35 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente, o fluido quente esfria de 135 para 80 °C enquanto o fluido frio aquece de 20 para 35 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 135 → 80 °CTc: 20 → 35 °C
ΔTlm = K
2.Fácil
comprimentoT105 °C70 °C?20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) esfria de 105 para 70 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 0,8 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 = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 105 → 70 °Cṁc = 0,8 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
3.Média
comprimentoT100 °C10 °C80 °CΔT₁ΔT₂vapor condensando

Em um condensador, vapor condensa a 100 °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 10 para 80 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 2000 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Ts = 100 °Cṁ = 0,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 80 °CU = 2000 W/(m²·K)
A = m²
4.Média
comprimentoT145 °C90 °C130 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor casco e tubos (uma passagem no casco, duas passagens nos tubos) deve transferir 770 kW. O fluido quente esfria de 145 para 90 °C e o fluido frio aquece de 25 para 130 °C. O fator de correção da MLDT para esse arranjo é F = 0,9, e U = 800 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 770 kWF = 0,9U = 800 W/(m²·K)Th: 145 → 90 °CTc: 25 → 130 °C
A = m²
5.Difícil
comprimentoT170 °C150 °C30,05 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) esfria de 170 para 150 °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 = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 170 → 150 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
comprimentoT140 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂vapor condensando

Vapor condensa a 140 °C constantes por fora dos tubos de um condensador com área de troca térmica de 5 m² e U = 2000 W/(m²·K). Água de resfriamento (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra nos tubos a 10 °C. Encontre a temperatura de saída da água Tc,out.

Ts = 140 °CA = 5 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C

Gabarito

  1. 1. ΔTlm = 78,3 K
  2. 2. Tc,out = 63,96 °C
  3. 3. A = 1,572 m²
  4. 4. A = 31,36 m²
  5. 5. A = 2,335 m²
  6. 6. Tc,out = 128,1 °C

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