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
comprimentoT115 °C65 °C15 °C35 °CΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Em um trocador de calor de correntes paralelas o fluido quente esfria de 115 para 65 °C enquanto o fluido frio aquece de 15 para 35 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 115 → 65 °CTc: 15 → 35 °C
ΔTlm = K
2.Fácil
comprimentoT140 °C70 °C95 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente, o fluido quente esfria de 140 para 70 °C enquanto o fluido frio aquece de 10 para 95 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 140 → 70 °CTc: 10 → 95 °C
ΔTlm = K
3.Média
comprimentoT90 °C45 °C55 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor casco e tubos (uma passagem no casco, duas passagens nos tubos) deve transferir 120 kW. O fluido quente esfria de 90 para 45 °C e o fluido frio aquece de 30 para 55 °C. O fator de correção da MLDT para esse arranjo é F = 0,92, e U = 800 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 120 kWF = 0,92U = 800 W/(m²·K)Th: 90 → 45 °CTc: 30 → 55 °C
A = m²
4.Média
comprimentoT115 °C80 °C90 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor casco e tubos (uma passagem no casco, duas passagens nos tubos) deve transferir 330 kW. O fluido quente esfria de 115 para 80 °C e o fluido frio aquece de 20 para 90 °C. O fator de correção da MLDT para esse arranjo é F = 0,9, e U = 500 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 330 kWF = 0,9U = 500 W/(m²·K)Th: 115 → 80 °CTc: 20 → 90 °C
A = m²
5.Difícil
comprimentoT115 °C??15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente as duas correntes têm a mesma taxa de capacidade térmica, ṁ·cp = 1 kW/K. A corrente quente entra a 115 °C e a corrente fria a 15 °C. O trocador tem A = 4 m² e U = 800 W/(m²·K). Encontre a temperatura de saída quente Th,out.

Ch = Cc = 1 kW/KTh,in = 115 °CTc,in = 15 °CA = 4 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Difícil
comprimentoT125 °C75 °C29,98 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) esfria de 125 para 75 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 3 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 25 °C. Com U = 500 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 125 → 75 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²

Gabarito

  1. 1. ΔTlm = 58,14 K
  2. 2. ΔTlm = 52,14 K
  3. 3. A = 6,907 m²
  4. 4. A = 18,34 m²
  5. 5. Th,out = 38,81 °C
  6. 6. A = 1,783 m²

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