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
longitudT175 °C125 °C25 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de calor a contracorriente tiene un área de intercambio de 3 m² y un coeficiente global de transmisión de calor de 1000 W/(m²·K). El fluido caliente se enfría de 175 a 125 °C y el frío se calienta de 10 a 25 °C. Halla la potencia térmica intercambiada Q̇.

A = 3 m²U = 1000 W/(m²·K)Th: 175 → 125 °CTc: 10 → 25 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
longitudT135 °C80 °C?30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se enfría de 135 a 80 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 0,8 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 30 °C. No hay pérdidas de calor al entorno. Halla la temperatura de salida del agua Tc,out.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 135 → 80 °Cṁc = 0,8 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
3.Media
longitudT150 °C80 °C50 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador a contracorriente transfiere 100 kW. El fluido caliente se enfría de 150 a 80 °C y el frío se calienta de 20 a 50 °C. El coeficiente global de transmisión es 300 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 100 kWU = 300 W/(m²·K)Th: 150 → 80 °CTc: 20 → 50 °C
A = m²
4.Media
longitudT100 °C75 °C15 °C45 °CΔT₁ΔT₂flujo paralelo

Un intercambiador de flujo paralelo transfiere 320 kW. El fluido caliente se enfría de 100 a 75 °C y el frío se calienta de 15 a 45 °C. El coeficiente global de transmisión es 800 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 320 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 100 → 75 °CTc: 15 → 45 °C
A = m²
5.Difícil
longitudT160 °C80 °C36,79 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se enfría de 160 a 80 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 3 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 10 °C. Con U = 1000 W/(m²·K), halla el área de intercambio A necesaria.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 160 → 80 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
longitudT130 °C30 °C?ΔT₁ΔT₂vapor que condensa

En un condensador con un área de intercambio de 3 m² y U = 1000 W/(m²·K), el vapor condensa a 130 °C constantes en el exterior de los tubos. El agua de refrigeración (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra en los tubos a 30 °C. Halla la temperatura de salida del agua Tc,out.

Ts = 130 °CA = 3 m²U = 1000 W/(m²·K)ṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C

Soluciones

  1. 1. Q̇ = 395,2 kW
  2. 2. Tc,out = 50,56 °C
  3. 3. A = 4,257 m²
  4. 4. A = 7,574 m²
  5. 5. A = 3,57 m²
  6. 6. Tc,out = 68,03 °C

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