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

Para docentes: pueden imprimirla, copiarla y usarla en clase gratis. Cada hoja nueva tiene valores nuevos y su propia clave de respuestas. Agradecemos un enlace a ExamProblems en la página de tu curso.

Nombre: ____________________   Fecha: ____________

1.Fácil
longitudT180 °C70 °C?30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se enfría de 180 a 70 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 2 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 30 °C. No hay pérdidas de calor al entorno. Halla la temperatura de salida del agua Tc,out.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 180 → 70 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
2.Fácil
longitudT180 °C40 °C25 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente el fluido caliente se enfría de 180 a 40 °C mientras el frío se calienta de 10 a 25 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 180 → 40 °CTc: 10 → 25 °C
ΔTlm = K
3.Media
longitudT165 °C110 °C115 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de carcasa y tubos (un paso por carcasa, dos pasos por tubos) debe transferir 150 kW. El fluido caliente se enfría de 165 a 110 °C y el frío se calienta de 20 a 115 °C. El factor de corrección de la DTML para esta disposición es F = 0,9, y U = 500 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 150 kWF = 0,9U = 500 W/(m²·K)Th: 165 → 110 °CTc: 20 → 115 °C
A = m²
4.Media
longitudT170 °C150 °C15 °C35 °CΔT₁ΔT₂flujo paralelo

Un intercambiador de flujo paralelo transfiere 360 kW. El fluido caliente se enfría de 170 a 150 °C y el frío se calienta de 15 a 35 °C. El coeficiente global de transmisión es 500 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 360 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 170 → 150 °CTc: 15 → 35 °C
A = m²
5.Difícil
longitudT85 °C??20 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente ambas corrientes tienen la misma capacidad calorífica, ṁ·cp = 0,5 kW/K. La corriente caliente entra a 85 °C y la fría a 20 °C. El intercambiador tiene A = 2 m² y U = 200 W/(m²·K). Halla la temperatura de salida del fluido caliente Th,out.

Ch = Cc = 0,5 kW/KTh,in = 85 °CTc,in = 20 °CA = 2 m²U = 200 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Difícil
longitudT165 °C90 °C21,88 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se enfría de 165 a 90 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 3 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 15 °C. Con U = 200 W/(m²·K), halla el área de intercambio A necesaria.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 165 → 90 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²

Soluciones

  1. 1. Tc,out = 43,82 °C
  2. 2. ΔTlm = 76,12 K
  3. 3. A = 4,898 m²
  4. 4. A = 5,373 m²
  5. 5. Th,out = 56,11 °C
  6. 6. A = 4,091 m²

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