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.

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
longitudT125 °C85 °C20 °C50 °CΔT₁ΔT₂flujo paralelo

En un intercambiador de calor en paralelo (equicorriente) el fluido caliente se enfría de 125 a 85 °C mientras el frío se calienta de 20 a 50 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 125 → 85 °CTc: 20 → 50 °C
ΔTlm = K
2.Fácil

En un intercambiador de calor se calientan 2 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) de 30 a 80 °C. Halla la potencia térmica intercambiada Q̇.

ṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)T: 30 → 80 °C
Q̇ = kW
3.Media
longitudT125 °C70 °C95 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador a contracorriente transfiere 410 kW. El fluido caliente se enfría de 125 a 70 °C y el frío se calienta de 15 a 95 °C. El coeficiente global de transmisión es 300 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 410 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 125 → 70 °CTc: 15 → 95 °C
A = m²
4.Media
longitudT130 °C25 °C105 °CΔT₁ΔT₂vapor que condensa

En un condensador, el vapor condensa a 130 °C constantes en el exterior de los tubos. El agua de refrigeración (5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) circula por los tubos y se calienta de 25 a 105 °C. El coeficiente global de transmisión de calor es 1500 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Ts = 130 °Cṁ = 5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 25 → 105 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
5.Difícil
longitudT130 °C100 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂flujo paralelo

En un intercambiador de doble tubo en equicorriente, aceite caliente (0,2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) circula por el tubo interior y se enfría de 130 a 100 °C. Agua (0,3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra en el espacio anular a 20 °C. El tubo interior tiene un diámetro de 25 mm, y U = 150 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: 130 → 100 °Cṁc = 0,3 kg/sTc,in = 20 °CD = 25 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m
6.Difícil
longitudT100 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂vapor que condensa

En un condensador con un área de intercambio de 2,5 m² y U = 1500 W/(m²·K), el vapor condensa a 100 °C constantes en el exterior de los tubos. El agua de refrigeración (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra en los tubos a 25 °C. Halla la temperatura de salida del agua Tc,out.

Ts = 100 °CA = 2,5 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C

Soluciones

  1. 1. ΔTlm = 63,72 K
  2. 2. Q̇ = 418 kW
  3. 3. A = 33,14 m²
  4. 4. A = 20 m²
  5. 5. L = 13,32 m
  6. 6. Tc,out = 52,11 °C

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