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

En un intercambiador de calor se enfrían 0,5 kg/s de mezcla de glicol (cp = 3,6 kJ/(kg·K)) de 90 a 40 °C. Halla la potencia térmica intercambiada Q̇.

ṁ = 0,5 kg/scp = 3,6 kJ/(kg·K)T: 90 → 40 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
longitudT120 °C65 °C?25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se enfría de 120 a 65 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 0,5 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 = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 120 → 65 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
3.Media
longitudT110 °C85 °C90 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de carcasa y tubos (un paso por carcasa, dos pasos por tubos) debe transferir 330 kW. El fluido caliente se enfría de 110 a 85 °C y el frío se calienta de 15 a 90 °C. El factor de corrección de la DTML para esta disposición es F = 0,95, y U = 300 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 330 kWF = 0,95U = 300 W/(m²·K)Th: 110 → 85 °CTc: 15 → 90 °C
A = m²
4.Media
longitudT110 °C20 °C80 °CΔT₁ΔT₂vapor que condensa

En un condensador, el vapor condensa a 110 °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 20 a 80 °C. El coeficiente global de transmisión de calor es 3000 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Ts = 110 °Cṁ = 4 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 80 °CU = 3000 W/(m²·K)
A = m²
5.Difícil
longitudT100 °C75 °C24,59 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se enfría de 100 a 75 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 3 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 20 °C. Con U = 1500 W/(m²·K), halla el área de intercambio A necesaria.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 100 → 75 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
longitudT120 °C55 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂flujo paralelo

En un intercambiador de doble tubo en equicorriente, aceite caliente (0,2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) circula por el tubo interior y se enfría de 120 a 55 °C. Agua (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra en el espacio anular a 25 °C. El tubo interior tiene un diámetro de 20 mm, y U = 400 W/(m²·K) está referido a este diámetro. Halla la longitud de tubo L necesaria.

ṁh = 0,2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 120 → 55 °Cṁc = 1,5 kg/sTc,in = 25 °CD = 20 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m

Soluciones

  1. 1. Q̇ = 90 kW
  2. 2. Tc,out = 57,89 °C
  3. 3. A = 29,01 m²
  4. 4. A = 6,123 m²
  5. 5. A = 0,5927 m²
  6. 6. L = 22,61 m

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