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
longitudT130 °C95 °C?10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se enfría de 130 a 95 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 0,5 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 10 °C. No hay pérdidas de calor al entorno. Halla la temperatura de salida del agua Tc,out.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 130 → 95 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
2.Fácil
longitudT90 °C50 °C35 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente el fluido caliente se enfría de 90 a 50 °C mientras el frío se calienta de 20 a 35 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 90 → 50 °CTc: 20 → 35 °C
ΔTlm = K
3.Media
longitudT180 °C90 °C75 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de carcasa y tubos (un paso por carcasa, dos pasos por tubos) debe transferir 480 kW. El fluido caliente se enfría de 180 a 90 °C y el frío se calienta de 30 a 75 °C. El factor de corrección de la DTML para esta disposición es F = 0,85, y U = 300 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 480 kWF = 0,85U = 300 W/(m²·K)Th: 180 → 90 °CTc: 30 → 75 °C
A = m²
4.Media
longitudT80 °C50 °C45 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de carcasa y tubos (un paso por carcasa, dos pasos por tubos) debe transferir 480 kW. El fluido caliente se enfría de 80 a 50 °C y el frío se calienta de 20 a 45 °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 = 480 kWF = 0,88U = 500 W/(m²·K)Th: 80 → 50 °CTc: 20 → 45 °C
A = m²
5.Difícil
longitudT95 °C55 °C48,01 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se enfría de 95 a 55 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 1 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 15 °C. Con U = 1500 W/(m²·K), halla el área de intercambio A necesaria.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 95 → 55 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
longitudT100 °C70 °C?20 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador de doble tubo a contracorriente, aceite caliente (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) circula por el tubo interior y se enfría de 100 a 70 °C. Agua (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra en el espacio anular a 20 °C. El tubo interior tiene un diámetro de 20 mm, y U = 250 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: 100 → 70 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 20 °CD = 20 mmU = 250 W/(m²·K)
L = m

Soluciones

  1. 1. Tc,out = 45,17 °C
  2. 2. ΔTlm = 41,24 K
  3. 3. A = 23,41 m²
  4. 4. A = 33,63 m²
  5. 5. A = 2,12 m²
  6. 6. L = 39,85 m

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