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
longitudT115 °C85 °C95 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente el fluido caliente se enfría de 115 a 85 °C mientras el frío se calienta de 25 a 95 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 115 → 85 °CTc: 25 → 95 °C
ΔTlm = K
2.Fácil
longitudT90 °C60 °C20 °C45 °CΔT₁ΔT₂flujo paralelo

En un intercambiador de calor en paralelo (equicorriente) el fluido caliente se enfría de 90 a 60 °C mientras el frío se calienta de 20 a 45 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 90 → 60 °CTc: 20 → 45 °C
ΔTlm = K
3.Media
longitudT135 °C75 °C50 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador a contracorriente transfiere 130 kW. El fluido caliente se enfría de 135 a 75 °C y el frío se calienta de 30 a 50 °C. El coeficiente global de transmisión es 800 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 130 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 135 → 75 °CTc: 30 → 50 °C
A = m²
4.Media
longitudT105 °C30 °C85 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de carcasa y tubos (un paso por carcasa, dos pasos por tubos) debe transferir 330 kW. El fluido caliente se enfría de 105 a 30 °C y el frío se calienta de 15 a 85 °C. El factor de corrección de la DTML para esta disposición es F = 0,92, y U = 800 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 330 kWF = 0,92U = 800 W/(m²·K)Th: 105 → 30 °CTc: 15 → 85 °C
A = m²
5.Difícil
longitudT155 °C95 °C35,07 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se enfría de 155 a 95 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 1 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 20 °C. Con U = 200 W/(m²·K), halla el área de intercambio A necesaria.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 155 → 95 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
longitudT130 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂vapor que condensa

En un condensador con un área de intercambio de 1 m² y U = 2000 W/(m²·K), el vapor condensa a 130 °C constantes en el exterior de los tubos. El agua de refrigeración (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra en los tubos a 20 °C. Halla la temperatura de salida del agua Tc,out.

Ts = 130 °CA = 1 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C

Soluciones

  1. 1. ΔTlm = 36,41 K
  2. 2. ΔTlm = 35,7 K
  3. 3. A = 2,584 m²
  4. 4. A = 25,8 m²
  5. 5. A = 3,291 m²
  6. 6. Tc,out = 61,83 °C

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