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
longitudT135 °C55 °C55 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente el fluido caliente se enfría de 135 a 55 °C mientras el frío se calienta de 15 a 55 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 135 → 55 °CTc: 15 → 55 °C
ΔTlm = K
2.Fácil
longitudT140 °C95 °C40 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente el fluido caliente se enfría de 140 a 95 °C mientras el frío se calienta de 30 a 40 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 140 → 95 °CTc: 30 → 40 °C
ΔTlm = K
3.Media
longitudT175 °C80 °C130 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de calor a contracorriente transfiere 170 kW. Su área de intercambio es 12 m². El fluido caliente se enfría de 175 a 80 °C y el frío se calienta de 25 a 130 °C. Halla el coeficiente global de transmisión de calor U.

Q̇ = 170 kWA = 12 m²Th: 175 → 80 °CTc: 25 → 130 °C
U = W/(m²·K)
4.Media
longitudT155 °C60 °C65 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de carcasa y tubos (un paso por carcasa, dos pasos por tubos) debe transferir 760 kW. El fluido caliente se enfría de 155 a 60 °C y el frío se calienta de 25 a 65 °C. El factor de corrección de la DTML para esta disposición es F = 0,88, y U = 500 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 760 kWF = 0,88U = 500 W/(m²·K)Th: 155 → 60 °CTc: 25 → 65 °C
A = m²
5.Difícil
longitudT110 °C80 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂flujo paralelo

En un intercambiador de doble tubo en equicorriente, aceite caliente (0,2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) circula por el tubo interior y se enfría de 110 a 80 °C. Agua (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra en el espacio anular a 20 °C. El tubo interior tiene un diámetro de 32 mm, y U = 250 W/(m²·K) está referido a este diámetro. Halla la longitud de tubo L necesaria.

ṁh = 0,2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 110 → 80 °Cṁc = 0,5 kg/sTc,in = 20 °CD = 32 mmU = 250 W/(m²·K)
L = m
6.Difícil
longitudT100 °C70 °C52,01 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se enfría de 100 a 70 °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: 100 → 70 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²

Soluciones

  1. 1. ΔTlm = 57,71 K
  2. 2. ΔTlm = 81,25 K
  3. 3. U = 284,3 W/(m²·K)
  4. 4. A = 29,66 m²
  5. 5. L = 7,116 m
  6. 6. A = 3,932 m²

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