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
comprimentoT155 °C130 °C30 °C55 °CΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Em um trocador de calor de correntes paralelas o fluido quente esfria de 155 para 130 °C enquanto o fluido frio aquece de 30 para 55 °C. Encontre a média logarítmica das diferenças de temperatura ΔTlm.

Th: 155 → 130 °CTc: 30 → 55 °C
ΔTlm = K
2.Fácil
comprimentoT105 °C75 °C?20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 105 para 75 °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 = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 105 → 75 °Cṁc = 0,8 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
3.Média
comprimentoT145 °C130 °C25 °C50 °CΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Um trocador de calor de correntes paralelas transfere 50 kW. Sua área de troca térmica é 2 m². O fluido quente esfria de 145 para 130 °C e o fluido frio aquece de 25 para 50 °C. Encontre o coeficiente global de transferência de calor U.

Q̇ = 50 kWA = 2 m²Th: 145 → 130 °CTc: 25 → 50 °C
U = W/(m²·K)
4.Média
comprimentoT160 °C140 °C110 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente transfere 280 kW. O fluido quente esfria de 160 para 140 °C e o fluido frio aquece de 15 para 110 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 1000 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 280 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 160 → 140 °CTc: 15 → 110 °C
A = m²
5.Difícil
comprimentoT180 °C??30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente as duas correntes têm a mesma taxa de capacidade térmica, ṁ·cp = 3 kW/K. A corrente quente entra a 180 °C e a corrente fria a 30 °C. O trocador tem A = 5 m² e U = 800 W/(m²·K). Encontre a temperatura de saída quente Th,out.

Ch = Cc = 3 kW/KTh,in = 180 °CTc,in = 30 °CA = 5 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Difícil
comprimentoT150 °C105 °C94,28 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 150 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 = 800 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 150 → 105 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²

Gabarito

  1. 1. ΔTlm = 97,88 K
  2. 2. Tc,out = 30,32 °C
  3. 3. U = 253,4 W/(m²·K)
  4. 4. A = 3,421 m²
  5. 5. Th,out = 94,29 °C
  6. 6. A = 2,799 m²

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