Hoja de ejercicios de Intercambiadores de calor (DTML) con soluciones

Hoja de ejercicios de Intercambiadores de calor (DTML) gratis e imprimible: 6 problemas desde nivel fácil hasta nivel de examen, con soluciones. Imprímela o guárdala como PDF.

Nueva hoja de ejerciciosPractica en línea con pistas

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Nombre: ____________________   Fecha: ____________

1.Fácil
longitudT145 °C45 °C55 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente el fluido caliente se enfría de 145 a 45 °C mientras el frío se calienta de 25 a 55 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 145 → 45 °CTc: 25 → 55 °C
ΔTlm = K
2.Fácil
longitudT175 °C80 °C155 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de calor a contracorriente tiene un área de intercambio de 2 m² y un coeficiente global de transmisión de calor de 800 W/(m²·K). El fluido caliente se enfría de 175 a 80 °C y el frío se calienta de 20 a 155 °C. Halla la potencia térmica intercambiada Q̇.

A = 2 m²U = 800 W/(m²·K)Th: 175 → 80 °CTc: 20 → 155 °C
Q̇ = kW
3.Media
longitudT105 °C15 °C95 °CΔT₁ΔT₂vapor que condensa

En un condensador, el vapor condensa a 105 °C constantes en el exterior de los tubos. El agua de refrigeración (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) circula por los tubos y se calienta de 15 a 95 °C. El coeficiente global de transmisión de calor es 1500 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Ts = 105 °Cṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 95 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
4.Media
longitudT170 °C45 °C10 °C30 °CΔT₁ΔT₂flujo paralelo

Un intercambiador de flujo paralelo transfiere 220 kW. El fluido caliente se enfría de 170 a 45 °C y el frío se calienta de 10 a 30 °C. El coeficiente global de transmisión es 1500 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 220 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 170 → 45 °CTc: 10 → 30 °C
A = m²
5.Difícil
longitudT85 °C65 °C27,34 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se enfría de 85 a 65 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 3 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 20 °C. Con U = 1500 W/(m²·K), halla el área de intercambio A necesaria.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 85 → 65 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
longitudT115 °C70 °C?15 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador de doble tubo a contracorriente, aceite caliente (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) circula por el tubo interior y se enfría de 115 a 70 °C. Agua (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra en el espacio anular a 15 °C. El tubo interior tiene un diámetro de 20 mm, y U = 150 W/(m²·K) está referido a este diámetro. Halla la longitud de tubo L necesaria.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 115 → 70 °Cṁc = 0,5 kg/sTc,in = 15 °CD = 20 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m

Soluciones

  1. 1. ΔTlm = 46,54 K
  2. 2. Q̇ = 58,26 kW
  3. 3. A = 6,123 m²
  4. 4. A = 2,394 m²
  5. 5. A = 1,201 m²
  6. 6. L = 93,82 m

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