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
longitudT125 °C95 °C?30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se enfría de 125 a 95 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 1,5 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 30 °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: 125 → 95 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
2.Fácil
longitudT175 °C135 °C160 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de calor a contracorriente tiene un área de intercambio de 15 m² y un coeficiente global de transmisión de calor de 800 W/(m²·K). El fluido caliente se enfría de 175 a 135 °C y el frío se calienta de 25 a 160 °C. Halla la potencia térmica intercambiada Q̇.

A = 15 m²U = 800 W/(m²·K)Th: 175 → 135 °CTc: 25 → 160 °C
Q̇ = kW
3.Media
longitudT80 °C50 °C25 °C40 °CΔT₁ΔT₂flujo paralelo

Un intercambiador de flujo paralelo transfiere 330 kW. El fluido caliente se enfría de 80 a 50 °C y el frío se calienta de 25 a 40 °C. El coeficiente global de transmisión es 1000 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 330 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 80 → 50 °CTc: 25 → 40 °C
A = m²
4.Media
longitudT105 °C10 °C90 °CΔT₁ΔT₂vapor que condensa

En un condensador, el vapor condensa a 105 °C constantes en el exterior de los tubos. El agua de refrigeración (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) circula por los tubos y se calienta de 10 a 90 °C. El coeficiente global de transmisión de calor es 2500 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Ts = 105 °Cṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 90 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
5.Difícil
longitudT145 °C95 °C34,17 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se enfría de 145 a 95 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 3 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 25 °C. Con U = 300 W/(m²·K), halla el área de intercambio A necesaria.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 145 → 95 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
longitudT100 °C50 °C?15 °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 50 °C. Agua (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra en el espacio anular a 15 °C. El tubo interior tiene un diámetro de 32 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: 100 → 50 °Cṁc = 0,5 kg/sTc,in = 15 °CD = 32 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m

Soluciones

  1. 1. Tc,out = 41,96 °C
  2. 2. Q̇ = 572,2 kW
  3. 3. A = 12,5 m²
  4. 4. A = 3,086 m²
  5. 5. A = 4,314 m²
  6. 6. L = 35,09 m

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