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.

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
longitudT130 °C105 °C20 °C75 °CΔT₁ΔT₂flujo paralelo

En un intercambiador de calor en paralelo (equicorriente) el fluido caliente se enfría de 130 a 105 °C mientras el frío se calienta de 20 a 75 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 130 → 105 °CTc: 20 → 75 °C
ΔTlm = K
2.Fácil
longitudT110 °C95 °C30 °C85 °CΔT₁ΔT₂flujo paralelo

En un intercambiador de calor en paralelo (equicorriente) el fluido caliente se enfría de 110 a 95 °C mientras el frío se calienta de 30 a 85 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 110 → 95 °CTc: 30 → 85 °C
ΔTlm = K
3.Media
longitudT105 °C30 °C45 °CΔT₁ΔT₂vapor que condensa

En un condensador, el vapor condensa a 105 °C constantes en el exterior de los tubos. El agua de refrigeración (4 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) circula por los tubos y se calienta de 30 a 45 °C. El coeficiente global de transmisión de calor es 2500 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Ts = 105 °Cṁ = 4 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 45 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
4.Media
longitudT110 °C55 °C85 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador a contracorriente transfiere 150 kW. El fluido caliente se enfría de 110 a 55 °C y el frío se calienta de 25 a 85 °C. El coeficiente global de transmisión es 300 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 150 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 110 → 55 °CTc: 25 → 85 °C
A = m²
5.Difícil
longitudT175 °C??25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente ambas corrientes tienen la misma capacidad calorífica, ṁ·cp = 1,5 kW/K. La corriente caliente entra a 175 °C y la fría a 25 °C. El intercambiador tiene A = 1 m² y U = 500 W/(m²·K). Halla la temperatura de salida del fluido caliente Th,out.

Ch = Cc = 1,5 kW/KTh,in = 175 °CTc,in = 25 °CA = 1 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Difícil
longitudT105 °C75 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂flujo paralelo

En un intercambiador de doble tubo en equicorriente, aceite caliente (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) circula por el tubo interior y se enfría de 105 a 75 °C. Agua (0,8 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra en el espacio anular a 15 °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 = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 105 → 75 °Cṁc = 0,8 kg/sTc,in = 15 °CD = 40 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m

Soluciones

  1. 1. ΔTlm = 61,57 K
  2. 2. ΔTlm = 33,66 K
  3. 3. A = 1,492 m²
  4. 4. A = 18,23 m²
  5. 5. Th,out = 137,5 °C
  6. 6. L = 24,43 m

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