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 0,2 kg/s de aceite ligero (cp = 2,1 kJ/(kg·K)) de 60 a 35 °C. Halla la potencia térmica intercambiada Q̇.

ṁ = 0,2 kg/scp = 2,1 kJ/(kg·K)T: 60 → 35 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
longitudT120 °C45 °C110 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente el fluido caliente se enfría de 120 a 45 °C mientras el frío se calienta de 15 a 110 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 120 → 45 °CTc: 15 → 110 °C
ΔTlm = K
3.Media
longitudT115 °C70 °C90 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador a contracorriente transfiere 390 kW. El fluido caliente se enfría de 115 a 70 °C y el frío se calienta de 30 a 90 °C. El coeficiente global de transmisión es 500 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 390 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 115 → 70 °CTc: 30 → 90 °C
A = m²
4.Media
longitudT170 °C150 °C160 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de carcasa y tubos (un paso por carcasa, dos pasos por tubos) debe transferir 370 kW. El fluido caliente se enfría de 170 a 150 °C y el frío se calienta de 25 a 160 °C. El factor de corrección de la DTML para esta disposición es F = 0,88, y U = 800 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 370 kWF = 0,88U = 800 W/(m²·K)Th: 170 → 150 °CTc: 25 → 160 °C
A = m²
5.Difícil
longitudT150 °C100 °C66,68 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se enfría de 150 a 100 °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 = 800 W/(m²·K), halla el área de intercambio A necesaria.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 150 → 100 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
longitudT145 °C??30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente ambas corrientes tienen la misma capacidad calorífica, ṁ·cp = 0,5 kW/K. La corriente caliente entra a 145 °C y la fría a 30 °C. El intercambiador tiene A = 3 m² y U = 300 W/(m²·K). Halla la temperatura de salida del fluido caliente Th,out.

Ch = Cc = 0,5 kW/KTh,in = 145 °CTc,in = 30 °CA = 3 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C

Soluciones

  1. 1. Q̇ = 10,5 kW
  2. 2. ΔTlm = 18,2 K
  3. 3. A = 24,44 m²
  4. 4. A = 11,54 m²
  5. 5. A = 3,76 m²
  6. 6. Th,out = 71,07 °C

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