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 3 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) de 120 a 25 °C. Halla la potencia térmica intercambiada Q̇.

ṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)T: 120 → 25 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
longitudT135 °C105 °C?25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se enfría de 135 a 105 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 2 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 25 °C. No hay pérdidas de calor al entorno. Halla la temperatura de salida del agua Tc,out.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 135 → 105 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
3.Media
longitudT120 °C65 °C95 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador a contracorriente transfiere 340 kW. El fluido caliente se enfría de 120 a 65 °C y el frío se calienta de 25 a 95 °C. El coeficiente global de transmisión es 1500 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 340 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 120 → 65 °CTc: 25 → 95 °C
A = m²
4.Media
longitudT155 °C95 °C110 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de carcasa y tubos (un paso por carcasa, dos pasos por tubos) debe transferir 620 kW. El fluido caliente se enfría de 155 a 95 °C y el frío se calienta de 20 a 110 °C. El factor de corrección de la DTML para esta disposición es F = 0,92, y U = 300 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 620 kWF = 0,92U = 300 W/(m²·K)Th: 155 → 95 °CTc: 20 → 110 °C
A = m²
5.Difícil
longitudT85 °C??10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente ambas corrientes tienen la misma capacidad calorífica, ṁ·cp = 3 kW/K. La corriente caliente entra a 85 °C y la fría a 10 °C. El intercambiador tiene A = 4 m² y U = 500 W/(m²·K). Halla la temperatura de salida del fluido caliente Th,out.

Ch = Cc = 3 kW/KTh,in = 85 °CTc,in = 10 °CA = 4 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Difícil
longitudT100 °C60 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂flujo paralelo

En un intercambiador de doble tubo en equicorriente, aceite caliente (0,3 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) circula por el tubo interior y se enfría de 100 a 60 °C. Agua (0,2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra en el espacio anular a 10 °C. El tubo interior tiene un diámetro de 40 mm, y U = 150 W/(m²·K) está referido a este diámetro. Halla la longitud de tubo L necesaria.

ṁh = 0,3 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 100 → 60 °Cṁc = 0,2 kg/sTc,in = 10 °CD = 40 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m

Soluciones

  1. 1. Q̇ = 1191 kW
  2. 2. Tc,out = 33,25 °C
  3. 3. A = 7,102 m²
  4. 4. A = 38,25 m²
  5. 5. Th,out = 55 °C
  6. 6. L = 28,8 m

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