Hoja de ejercicios de Intercambiadores de calor (DTML) con soluciones

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 115 a 60 °C y el frío se calienta de 15 a 35 °C. Halla la potencia térmica intercambiada Q̇.

Un intercambiador de calor a contracorriente tiene un área de intercambio de 0,5 m² y un coeficiente global de transmisión de calor de 200 W/(m²·K). El fluido caliente se enfría de 130 a 95 °C y el frío se calienta de 20 a 50 °C. Halla la potencia térmica intercambiada Q̇.

Un intercambiador de carcasa y tubos (un paso por carcasa, dos pasos por tubos) debe transferir 670 kW. El fluido caliente se enfría de 100 a 45 °C y el frío se calienta de 30 a 65 °C. El factor de corrección de la DTML para esta disposición es F = 0,95, y U = 1000 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Un intercambiador de calor a contracorriente transfiere 330 kW. Su área de intercambio es 12 m². El fluido caliente se enfría de 160 a 75 °C y el frío se calienta de 25 a 80 °C. Halla el coeficiente global de transmisión de calor U.

Aceite caliente (1 kg/s, c_p = 2,1 kJ/(kg·K)) se enfría de 95 a 50 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 2 kg/s de agua (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 25 °C. Con U = 1000 W/(m²·K), halla el área de intercambio A necesaria.

En un intercambiador de doble tubo a contracorriente, aceite caliente (0,2 kg/s, c_p = 2,5 kJ/(kg·K)) circula por el tubo interior y se enfría de 125 a 55 °C. Agua (0,3 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) entra en el espacio anular a 10 °C. El tubo interior tiene un diámetro de 32 mm, y U = 150 W/(m²·K) está referido a este diámetro. Halla la longitud de tubo L necesaria.