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 °C70 °C?30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 135 para 70 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 3 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 30 °C. Nenhum calor é perdido para o ambiente. Encontre a temperatura de saída da água Tc,out.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 135 → 70 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
2.Fácil

Em um trocador de calor, 0,2 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) são aquecidos de 15 para 30 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

ṁ = 0,2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)T: 15 → 30 °C
Q̇ = kW
3.Média
comprimentoT115 °C35 °C105 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente transfere 350 kW. O fluido quente esfria de 115 para 35 °C e o fluido frio aquece de 20 para 105 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 1000 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 350 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 115 → 35 °CTc: 20 → 105 °C
A = m²
4.Média
comprimentoT150 °C75 °C30 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor casco e tubos (uma passagem no casco, duas passagens nos tubos) deve transferir 360 kW. O fluido quente esfria de 150 para 75 °C e o fluido frio aquece de 15 para 30 °C. O fator de correção da MLDT para esse arranjo é F = 0,9, e U = 200 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 360 kWF = 0,9U = 200 W/(m²·K)Th: 150 → 75 °CTc: 15 → 30 °C
A = m²
5.Difícil
comprimentoT130 °C90 °C23,67 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 130 para 90 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 3 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 20 °C. Com U = 300 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 130 → 90 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
comprimentoT130 °C90 °C52,01 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) esfria de 130 para 90 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 1,5 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 30 °C. Com U = 300 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 130 → 90 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

Gabarito

  1. 1. Tc,out = 47,88 °C
  2. 2. Q̇ = 12,54 kW
  3. 3. A = 28,38 m²
  4. 4. A = 23,1 m²
  5. 5. A = 1,764 m²
  6. 6. A = 6,705 m²

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