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

En un intercambiador de calor se enfrían 0,8 kg/s de mezcla de glicol (cp = 3,6 kJ/(kg·K)) de 70 a 25 °C. Halla la potencia térmica intercambiada Q̇.

ṁ = 0,8 kg/scp = 3,6 kJ/(kg·K)T: 70 → 25 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
longitudT165 °C105 °C70 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente el fluido caliente se enfría de 165 a 105 °C mientras el frío se calienta de 25 a 70 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 165 → 105 °CTc: 25 → 70 °C
ΔTlm = K
3.Media
longitudT110 °C10 °C40 °CΔT₁ΔT₂vapor que condensa

En un condensador, el vapor condensa a 110 °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 10 a 40 °C. El coeficiente global de transmisión de calor es 1000 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Ts = 110 °Cṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 40 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
4.Media
longitudT115 °C80 °C80 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de carcasa y tubos (un paso por carcasa, dos pasos por tubos) debe transferir 80 kW. El fluido caliente se enfría de 115 a 80 °C y el frío se calienta de 30 a 80 °C. El factor de corrección de la DTML para esta disposición es F = 0,95, y U = 500 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 80 kWF = 0,95U = 500 W/(m²·K)Th: 115 → 80 °CTc: 30 → 80 °C
A = m²
5.Difícil
longitudT100 °C50 °C39,97 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se enfría de 100 a 50 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 1,5 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 30 °C. Con U = 300 W/(m²·K), halla el área de intercambio A necesaria.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 100 → 50 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
longitudT95 °C60 °C?10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador de doble tubo a contracorriente, aceite caliente (0,2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) circula por el tubo interior y se enfría de 95 a 60 °C. Agua (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra en el espacio anular a 10 °C. El tubo interior tiene un diámetro de 25 mm, y U = 400 W/(m²·K) está referido a este diámetro. Halla la longitud de tubo L necesaria.

ṁh = 0,2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 95 → 60 °Cṁc = 0,5 kg/sTc,in = 10 °CD = 25 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m

Soluciones

  1. 1. Q̇ = 129,6 kW
  2. 2. ΔTlm = 87,29 K
  3. 3. A = 4,473 m²
  4. 4. A = 4,005 m²
  5. 5. A = 5,72 m²
  6. 6. L = 8,179 m

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