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
longitudT170 °C110 °C115 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente el fluido caliente se enfría de 170 a 110 °C mientras el frío se calienta de 25 a 115 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 170 → 110 °CTc: 25 → 115 °C
ΔTlm = K
2.Fácil
longitudT180 °C85 °C?25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se enfría de 180 a 85 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 3 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 = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 180 → 85 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
3.Media
longitudT130 °C75 °C115 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador a contracorriente transfiere 70 kW. El fluido caliente se enfría de 130 a 75 °C y el frío se calienta de 10 a 115 °C. El coeficiente global de transmisión es 800 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 70 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 130 → 75 °CTc: 10 → 115 °C
A = m²
4.Media
longitudT90 °C65 °C80 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de carcasa y tubos (un paso por carcasa, dos pasos por tubos) debe transferir 540 kW. El fluido caliente se enfría de 90 a 65 °C y el frío se calienta de 30 a 80 °C. El factor de corrección de la DTML para esta disposición es F = 0,92, y U = 800 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 540 kWF = 0,92U = 800 W/(m²·K)Th: 90 → 65 °CTc: 30 → 80 °C
A = m²
5.Difícil
longitudT125 °C60 °C?15 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador de doble tubo a contracorriente, aceite caliente (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) circula por el tubo interior y se enfría de 125 a 60 °C. Agua (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra en el espacio anular a 15 °C. El tubo interior tiene un diámetro de 25 mm, y U = 250 W/(m²·K) está referido a este diámetro. Halla la longitud de tubo L necesaria.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 125 → 60 °Cṁc = 1,5 kg/sTc,in = 15 °CD = 25 mmU = 250 W/(m²·K)
L = m
6.Difícil
longitudT150 °C??10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente ambas corrientes tienen la misma capacidad calorífica, ṁ·cp = 1 kW/K. La corriente caliente entra a 150 °C y la fría a 10 °C. El intercambiador tiene A = 0,5 m² y U = 800 W/(m²·K). Halla la temperatura de salida del fluido caliente Th,out.

Ch = Cc = 1 kW/KTh,in = 150 °CTc,in = 10 °CA = 0,5 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C

Soluciones

  1. 1. ΔTlm = 68,92 K
  2. 2. Tc,out = 48,86 °C
  3. 3. A = 2,566 m²
  4. 4. A = 36,77 m²
  5. 5. L = 132,4 m
  6. 6. Th,out = 110 °C

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