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
longitudT125 °C55 °C110 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente el fluido caliente se enfría de 125 a 55 °C mientras el frío se calienta de 10 a 110 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 125 → 55 °CTc: 10 → 110 °C
ΔTlm = K
2.Fácil
longitudT145 °C105 °C135 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente el fluido caliente se enfría de 145 a 105 °C mientras el frío se calienta de 10 a 135 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 145 → 105 °CTc: 10 → 135 °C
ΔTlm = K
3.Media
longitudT110 °C15 °C70 °CΔT₁ΔT₂vapor que condensa

En un condensador, el vapor condensa a 110 °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 15 a 70 °C. El coeficiente global de transmisión de calor es 3500 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Ts = 110 °Cṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 70 °CU = 3500 W/(m²·K)
A = m²
4.Media
longitudT105 °C35 °C40 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de carcasa y tubos (un paso por carcasa, dos pasos por tubos) debe transferir 300 kW. El fluido caliente se enfría de 105 a 35 °C y el frío se calienta de 20 a 40 °C. El factor de corrección de la DTML para esta disposición es F = 0,8, y U = 1000 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 300 kWF = 0,8U = 1000 W/(m²·K)Th: 105 → 35 °CTc: 20 → 40 °C
A = m²
5.Difícil
longitudT150 °C50 °C54,87 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (2 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se enfría de 150 a 50 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 3 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 15 °C. Con U = 500 W/(m²·K), halla el área de intercambio A necesaria.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 150 → 50 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
longitudT115 °C65 °C74,81 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se enfría de 115 a 65 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 0,5 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 15 °C. Con U = 200 W/(m²·K), halla el área de intercambio A necesaria.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 115 → 65 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²

Soluciones

  1. 1. ΔTlm = 27,31 K
  2. 2. ΔTlm = 37,76 K
  3. 3. A = 2,066 m²
  4. 4. A = 11 m²
  5. 5. A = 16,63 m²
  6. 6. A = 13,91 m²

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