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

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
longitudT105 °C60 °C?20 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se enfría de 105 a 60 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 3 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 20 °C. No hay pérdidas de calor al entorno. Halla la temperatura de salida del agua Tc,out.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 105 → 60 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
2.Fácil
longitudT120 °C95 °C10 °C30 °CΔT₁ΔT₂flujo paralelo

En un intercambiador de calor en paralelo (equicorriente) el fluido caliente se enfría de 120 a 95 °C mientras el frío se calienta de 10 a 30 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 120 → 95 °CTc: 10 → 30 °C
ΔTlm = K
3.Media
longitudT85 °C50 °C65 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador a contracorriente transfiere 150 kW. El fluido caliente se enfría de 85 a 50 °C y el frío se calienta de 25 a 65 °C. El coeficiente global de transmisión es 1500 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 150 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 85 → 50 °CTc: 25 → 65 °C
A = m²
4.Media
longitudT155 °C80 °C30 °C70 °CΔT₁ΔT₂flujo paralelo

Un intercambiador de flujo paralelo transfiere 150 kW. El fluido caliente se enfría de 155 a 80 °C y el frío se calienta de 30 a 70 °C. El coeficiente global de transmisión es 200 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 150 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 155 → 80 °CTc: 30 → 70 °C
A = m²
5.Difícil
longitudT90 °C40 °C69,81 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (2 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se enfría de 90 a 40 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 1 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 10 °C. Con U = 800 W/(m²·K), halla el área de intercambio A necesaria.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 90 → 40 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
longitudT160 °C??25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente ambas corrientes tienen la misma capacidad calorífica, ṁ·cp = 1 kW/K. La corriente caliente entra a 160 °C y la fría a 25 °C. El intercambiador tiene A = 1 m² y U = 300 W/(m²·K). Halla la temperatura de salida del fluido caliente Th,out.

Ch = Cc = 1 kW/KTh,in = 160 °CTc,in = 25 °CA = 1 m²U = 300 W/(m²·K)
Th,out = °C

Soluciones

  1. 1. Tc,out = 23,77 °C
  2. 2. ΔTlm = 85,54 K
  3. 3. A = 4,463 m²
  4. 4. A = 16,47 m²
  5. 5. A = 12,61 m²
  6. 6. Th,out = 128,8 °C

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