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1. Considere o trocador de calor em correntes paralelas no qual o fluido frio de taxa de capacidade calorífica
igual a 20 x 103 W/K entra a 40oC e o fluido quente de taxa de capacidade calorífica igual a 10 x 103 W/K
entra a 150oC. Determine a taxa de calor trocado e as temperaturas de saída das correntes, se a área de
troca é 30 m2 e o coeficiente global de transferência de calor é igual a 500 W/m2.K.
𝑁𝑈𝑇 = 𝑈·𝐴
𝐶
𝑚𝑖𝑛
= 500·30
1000 = 1, 5
𝐶
𝑟
=
𝐶
𝑚𝑖𝑛
𝐶
𝑚𝑎𝑥
= 1000
2000 = 0, 5
ε = 0, 72
𝑞
𝑚𝑎𝑥
= 𝐶
𝑚𝑖𝑛
· (𝑇
𝑞.𝑒𝑛𝑡
− 𝑇
𝑓.𝑒𝑛𝑡
)
𝑞
𝑚𝑎𝑥
= 1000 · (150 − 40)
𝑞
𝑚𝑎𝑥
= 110000 𝑊
𝑞 = ε · 𝑞
𝑚𝑎𝑥
𝑞 = 0, 72 · 110000
𝑞 = 79200 𝑊
79200 = 1000 · (150 − 𝑇
𝑞.𝑠𝑎𝑖
)
𝑇
𝑞.𝑠𝑎𝑖
= 70, 8
− 79200 = 2000 · (40 − 𝑇
𝑓.𝑠𝑎𝑖
)
𝑇
𝑓.𝑠𝑎𝑖
= 79, 6
2. Um trocador de calor compacto de contracorrente tem uma área superficial de 200m2. O trocador é usado
para pré-aquecer a corrente de ar que entra no queimador de uma turbina a gás usando os gases de
combustão que deixam esta turbina a gás. O ar entra a 10ºC e os gases de combustão entram na unidade a
190ºC. Os fluidos, de vazão mássica de 1,6 kg/s, não são misturados enquanto passam pelo trocador. O
coeficiente global de transferência de calor vale 30W/m2ºC. Deseja-se estimar a temperatura dos gases (ar
e gases de combustão) que deixam o trocador de calor.
cp = 1001,13 J/kgºC (as capacidades térmicas dos dois fluxos de fluidos são iguais)
𝑁𝑈𝑇 = 𝑈·𝐴
𝐶
𝑚𝑖𝑛
= 30·200
1,6·1001,13 = 3, 75
𝐶
𝑚𝑖𝑛
= 𝐶
𝑚á𝑥
ε = 0, 8
𝑞
𝑚𝑎𝑥
= 𝐶
𝑚𝑖𝑛
· (𝑇
𝑞.𝑒𝑛𝑡
− 𝑇
𝑓.𝑒𝑛𝑡
)
𝑞
𝑚𝑎𝑥
= 1, 6 · 1001, 13 · (190 − 10)
𝑞
𝑚𝑎𝑥
= 288325, 44 𝑊
𝑞 = ε · 𝑞
𝑚𝑎𝑥
𝑞 = 0, 8 · 288325, 44
𝑞 = 230660, 35 𝑊
230660, 35 = 1, 6 · 1001, 13 · (190 − 𝑇
𝑞.𝑠𝑎𝑖
)
𝑇
𝑞.𝑠𝑎𝑖
= 46
− 144162, 72 = 1, 6 · 1001, 13 · (10 − 𝑇
𝑓.𝑠𝑎𝑖
)
𝑇
𝑓.𝑠𝑎𝑖
= 154
3. Um trocador de calor casco e tubos, com um passe no casco e 4 passes nos tubos tem uma área de
transferência de calor de 52 ft². O coeficiente global de transferência de calor é 55 Btu/h.ft2.ºF. Este
trocador foi projetado para uso com água e benzeno. Deseja-se agora utilizá-lo para resfriar uma vazão de
12.000 lb/h de óleo (cp = 0,53 Btu/lb.ºF) a 250ºF, com água disponível a 55ºF e uma vazão de 5000 lb/h.
Quais serão as temperaturas de saída dos fluidos? Para a água líquida, o calor específico é 1 Btu/lb.ºF
𝐶
𝑟
=
𝐶
𝑚𝑖𝑛
𝐶
𝑚𝑎𝑥
= 5000·1
12000·0,53 = 5000
6360 = 0, 79
𝑁𝑈𝑇 = 𝑈·𝐴
𝐶
𝑚𝑖𝑛
= 55·52
5000 = 0, 57
ε = 0, 35
𝑞
𝑚𝑎𝑥
= 𝐶
𝑚𝑖𝑛
· (𝑇
𝑞.𝑒𝑛𝑡
− 𝑇
𝑓.𝑒𝑛𝑡
)
𝑞
𝑚𝑎𝑥
= 5000 · (250 − 55) = 975000
𝑞 = ε · 𝑞
𝑚𝑎𝑥
𝑞 = 0, 35 · 975000 = 341250
341250 = 5000 · 1 · (𝑇
𝑓.𝑠𝑎𝑖
− 55)
𝑇
𝑓.𝑠𝑎𝑖
= 123
341250 = 12000 · 0, 53 · (250 − 𝑇
𝑞.𝑠𝑎𝑖
)
𝑇
𝑞.𝑠𝑎𝑖
= 196