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

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
longitudT105 °C70 °C?10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se enfría de 105 a 70 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 2 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 10 °C. No hay pérdidas de calor al entorno. Halla la temperatura de salida del agua Tc,out.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 105 → 70 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
2.Fácil
longitudT160 °C90 °C85 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente el fluido caliente se enfría de 160 a 90 °C mientras el frío se calienta de 25 a 85 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 160 → 90 °CTc: 25 → 85 °C
ΔTlm = K
3.Media
longitudT130 °C10 °C40 °CΔT₁ΔT₂vapor que condensa

En un condensador, el vapor condensa a 130 °C constantes en el exterior de los tubos. El agua de refrigeración (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) circula por los tubos y se calienta de 10 a 40 °C. El coeficiente global de transmisión de calor es 2000 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Ts = 130 °Cṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 40 °CU = 2000 W/(m²·K)
A = m²
4.Media
longitudT100 °C65 °C15 °C35 °CΔT₁ΔT₂flujo paralelo

Un intercambiador de calor en equicorriente transfiere 200 kW. Su área de intercambio es 5 m². El fluido caliente se enfría de 100 a 65 °C y el frío se calienta de 15 a 35 °C. Halla el coeficiente global de transmisión de calor U.

Q̇ = 200 kWA = 5 m²Th: 100 → 65 °CTc: 15 → 35 °C
U = W/(m²·K)
5.Difícil
longitudT180 °C??10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente ambas corrientes tienen la misma capacidad calorífica, ṁ·cp = 1,5 kW/K. La corriente caliente entra a 180 °C y la fría a 10 °C. El intercambiador tiene A = 6 m² y U = 200 W/(m²·K). Halla la temperatura de salida del fluido caliente Th,out.

Ch = Cc = 1,5 kW/KTh,in = 180 °CTc,in = 10 °CA = 6 m²U = 200 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Difícil
longitudT130 °C80 °C36,88 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se enfría de 130 a 80 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 2 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 30 °C. Con U = 200 W/(m²·K), halla el área de intercambio A necesaria.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 130 → 80 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²

Soluciones

  1. 1. Tc,out = 24,44 °C
  2. 2. ΔTlm = 69,88 K
  3. 3. A = 1,203 m²
  4. 4. U = 757,4 W/(m²·K)
  5. 5. Th,out = 104,4 °C
  6. 6. A = 4,146 m²

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