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
longitudT95 °C80 °C30 °C75 °CΔT₁ΔT₂flujo paralelo

En un intercambiador de calor en paralelo (equicorriente) el fluido caliente se enfría de 95 a 80 °C mientras el frío se calienta de 30 a 75 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 95 → 80 °CTc: 30 → 75 °C
ΔTlm = K
2.Fácil
longitudT110 °C65 °C?25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se enfría de 110 a 65 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 1 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 = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 110 → 65 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
3.Media
longitudT160 °C85 °C65 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador a contracorriente transfiere 160 kW. El fluido caliente se enfría de 160 a 85 °C y el frío se calienta de 10 a 65 °C. El coeficiente global de transmisión es 800 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 160 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 160 → 85 °CTc: 10 → 65 °C
A = m²
4.Media
longitudT105 °C85 °C70 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador a contracorriente transfiere 210 kW. El fluido caliente se enfría de 105 a 85 °C y el frío se calienta de 30 a 70 °C. El coeficiente global de transmisión es 500 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 210 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 105 → 85 °CTc: 30 → 70 °C
A = m²
5.Difícil
longitudT155 °C115 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂flujo paralelo

En un intercambiador de doble tubo en equicorriente, aceite caliente (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) circula por el tubo interior y se enfría de 155 a 115 °C. Agua (0,8 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra en el espacio anular a 10 °C. El tubo interior tiene un diámetro de 50 mm, y U = 400 W/(m²·K) está referido a este diámetro. Halla la longitud de tubo L necesaria.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 155 → 115 °Cṁc = 0,8 kg/sTc,in = 10 °CD = 50 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m
6.Difícil
longitudT95 °C??15 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente ambas corrientes tienen la misma capacidad calorífica, ṁ·cp = 1 kW/K. La corriente caliente entra a 95 °C y la fría a 15 °C. El intercambiador tiene A = 5 m² y U = 500 W/(m²·K). Halla la temperatura de salida del fluido caliente Th,out.

Ch = Cc = 1 kW/KTh,in = 95 °CTc,in = 15 °CA = 5 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C

Soluciones

  1. 1. ΔTlm = 23,39 K
  2. 2. Tc,out = 51,91 °C
  3. 3. A = 2,364 m²
  4. 4. A = 9,492 m²
  5. 5. L = 6,899 m
  6. 6. Th,out = 37,86 °C

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