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
longitudT80 °C40 °C15 °C30 °CΔT₁ΔT₂flujo paralelo

En un intercambiador de calor en paralelo (equicorriente) el fluido caliente se enfría de 80 a 40 °C mientras el frío se calienta de 15 a 30 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 80 → 40 °CTc: 15 → 30 °C
ΔTlm = K
2.Fácil
longitudT130 °C45 °C85 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente el fluido caliente se enfría de 130 a 45 °C mientras el frío se calienta de 30 a 85 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 130 → 45 °CTc: 30 → 85 °C
ΔTlm = K
3.Media
longitudT140 °C15 °C45 °CΔT₁ΔT₂vapor que condensa

En un condensador, el vapor condensa a 140 °C constantes en el exterior de los tubos. El agua de refrigeración (3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) circula por los tubos y se calienta de 15 a 45 °C. El coeficiente global de transmisión de calor es 1500 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Ts = 140 °Cṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 45 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
4.Media
longitudT140 °C110 °C35 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de carcasa y tubos (un paso por carcasa, dos pasos por tubos) debe transferir 70 kW. El fluido caliente se enfría de 140 a 110 °C y el frío se calienta de 25 a 35 °C. El factor de corrección de la DTML para esta disposición es F = 0,85, y U = 500 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 70 kWF = 0,85U = 500 W/(m²·K)Th: 140 → 110 °CTc: 25 → 35 °C
A = m²
5.Difícil
longitudT155 °C85 °C62,75 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se enfría de 155 a 85 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 1 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 10 °C. Con U = 200 W/(m²·K), halla el área de intercambio A necesaria.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 155 → 85 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
longitudT110 °C65 °C36,91 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se enfría de 110 a 65 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 0,5 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 10 °C. Con U = 800 W/(m²·K), halla el área de intercambio A necesaria.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 110 → 65 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²

Soluciones

  1. 1. ΔTlm = 29,38 K
  2. 2. ΔTlm = 27,31 K
  3. 3. A = 2,294 m²
  4. 4. A = 1,74 m²
  5. 5. A = 13,23 m²
  6. 6. A = 1,105 m²

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