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
comprimentoT160 °C65 °C?10 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) esfria de 160 para 65 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 2 kg/s de água (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 10 °C. Nenhum calor é perdido para o ambiente. Encontre a temperatura de saída da água Tc,out.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 160 → 65 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
2.Fácil
comprimentoT85 °C65 °C75 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente tem área de troca térmica de 3 m² e coeficiente global de transferência de calor de 500 W/(m²·K). O fluido quente esfria de 85 para 65 °C e o fluido frio aquece de 25 para 75 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

A = 3 m²U = 500 W/(m²·K)Th: 85 → 65 °CTc: 25 → 75 °C
Q̇ = kW
3.Média
comprimentoT170 °C95 °C20 °C50 °CΔT₁ΔT₂correntes paralelas

Um trocador de calor em correntes paralelas transfere 290 kW. O fluido quente esfria de 170 para 95 °C e o fluido frio aquece de 20 para 50 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 500 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 290 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 170 → 95 °CTc: 20 → 50 °C
A = m²
4.Média
comprimentoT115 °C40 °C55 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor casco e tubos (uma passagem no casco, duas passagens nos tubos) deve transferir 380 kW. O fluido quente esfria de 115 para 40 °C e o fluido frio aquece de 25 para 55 °C. O fator de correção da MLDT para esse arranjo é F = 0,85, e U = 800 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 380 kWF = 0,85U = 800 W/(m²·K)Th: 115 → 40 °CTc: 25 → 55 °C
A = m²
5.Difícil
comprimentoT140 °C50 °C46,91 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) esfria de 140 para 50 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 1 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 = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 140 → 50 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
comprimentoT115 °C75 °C?15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor de tubo duplo em contracorrente, óleo quente (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) escoa no tubo interno e esfria de 115 para 75 °C. Água (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) no espaço anular entra a 15 °C. O tubo interno tem diâmetro de 25 mm, e U = 300 W/(m²·K) se baseia nesse diâmetro. Encontre o comprimento de tubo L necessário.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 115 → 75 °Cṁc = 1,5 kg/sTc,in = 15 °CD = 25 mmU = 300 W/(m²·K)
L = m

Gabarito

  1. 1. Tc,out = 24,2 °C
  2. 2. Q̇ = 32,46 kW
  3. 3. A = 6,651 m²
  4. 4. A = 17,22 m²
  5. 5. A = 2,524 m²
  6. 6. L = 25,98 m

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