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
comprimentoT85 °C55 °C65 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente tem área de troca térmica de 12 m² e coeficiente global de transferência de calor de 800 W/(m²·K). O fluido quente esfria de 85 para 55 °C e o fluido frio aquece de 15 para 65 °C. Encontre a taxa de transferência de calor Q̇.

A = 12 m²U = 800 W/(m²·K)Th: 85 → 55 °CTc: 15 → 65 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
comprimentoT125 °C60 °C?30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) esfria de 125 para 60 °C em um trocador em contracorrente. Ele aquece 2 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 = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 125 → 60 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
3.Média
comprimentoT155 °C95 °C25 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor casco e tubos (uma passagem no casco, duas passagens nos tubos) deve transferir 450 kW. O fluido quente esfria de 155 para 95 °C e o fluido frio aquece de 15 para 25 °C. O fator de correção da MLDT para esse arranjo é F = 0,8, e U = 500 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 450 kWF = 0,8U = 500 W/(m²·K)Th: 155 → 95 °CTc: 15 → 25 °C
A = m²
4.Média
comprimentoT130 °C75 °C95 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Um trocador de calor em contracorrente transfere 150 kW. O fluido quente esfria de 130 para 75 °C e o fluido frio aquece de 10 para 95 °C. O coeficiente global de transferência de calor é 500 W/(m²·K). Encontre a área de troca térmica A necessária.

Q̇ = 150 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 130 → 75 °CTc: 10 → 95 °C
A = m²
5.Difícil
comprimentoT125 °C??30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Em um trocador de calor em contracorrente as duas correntes têm a mesma taxa de capacidade térmica, ṁ·cp = 0,5 kW/K. A corrente quente entra a 125 °C e a corrente fria a 30 °C. O trocador tem A = 2 m² e U = 500 W/(m²·K). Encontre a temperatura de saída quente Th,out.

Ch = Cc = 0,5 kW/KTh,in = 125 °CTc,in = 30 °CA = 2 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Difícil
comprimentoT110 °C50 °C70,19 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorrente

Óleo quente (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) esfria de 110 para 50 °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 = 1000 W/(m²·K), encontre a área de troca térmica A necessária.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 110 → 50 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²

Gabarito

  1. 1. Q̇ = 277 kW
  2. 2. Tc,out = 62,66 °C
  3. 3. A = 10,92 m²
  4. 4. A = 6,19 m²
  5. 5. Th,out = 61,67 °C
  6. 6. A = 8,757 m²

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