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.

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
longitudT155 °C85 °C20 °C80 °CΔT₁ΔT₂flujo paralelo

En un intercambiador de calor en paralelo (equicorriente) el fluido caliente se enfría de 155 a 85 °C mientras el frío se calienta de 20 a 80 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 155 → 85 °CTc: 20 → 80 °C
ΔTlm = K
2.Fácil
longitudT125 °C60 °C110 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente el fluido caliente se enfría de 125 a 60 °C mientras el frío se calienta de 15 a 110 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 125 → 60 °CTc: 15 → 110 °C
ΔTlm = K
3.Media
longitudT170 °C50 °C100 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de calor a contracorriente transfiere 100 kW. Su área de intercambio es 25 m². El fluido caliente se enfría de 170 a 50 °C y el frío se calienta de 10 a 100 °C. Halla el coeficiente global de transmisión de calor U.

Q̇ = 100 kWA = 25 m²Th: 170 → 50 °CTc: 10 → 100 °C
U = W/(m²·K)
4.Media
longitudT165 °C140 °C145 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador a contracorriente transfiere 110 kW. El fluido caliente se enfría de 165 a 140 °C y el frío se calienta de 20 a 145 °C. El coeficiente global de transmisión es 800 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 110 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 165 → 140 °CTc: 20 → 145 °C
A = m²
5.Difícil
longitudT140 °C115 °C37,56 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se enfría de 140 a 115 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 1,5 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 25 °C. Con U = 1000 W/(m²·K), halla el área de intercambio A necesaria.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 140 → 115 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
longitudT160 °C65 °C?10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador de doble tubo a contracorriente, aceite caliente (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) circula por el tubo interior y se enfría de 160 a 65 °C. Agua (0,2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra en el espacio anular a 10 °C. El tubo interior tiene un diámetro de 20 mm, y U = 500 W/(m²·K) está referido a este diámetro. Halla la longitud de tubo L necesaria.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 160 → 65 °Cṁc = 0,2 kg/sTc,in = 10 °CD = 20 mmU = 500 W/(m²·K)
L = m

Soluciones

  1. 1. ΔTlm = 39,44 K
  2. 2. ΔTlm = 27,31 K
  3. 3. U = 74,62 W/(m²·K)
  4. 4. A = 2,464 m²
  5. 5. A = 0,8196 m²
  6. 6. L = 76,21 m

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