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
longitudT140 °C65 °C10 °C55 °CΔT₁ΔT₂flujo paralelo

En un intercambiador de calor en paralelo (equicorriente) el fluido caliente se enfría de 140 a 65 °C mientras el frío se calienta de 10 a 55 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 140 → 65 °CTc: 10 → 55 °C
ΔTlm = K
2.Fácil
longitudT160 °C40 °C25 °C35 °CΔT₁ΔT₂flujo paralelo

En un intercambiador de calor en paralelo (equicorriente) el fluido caliente se enfría de 160 a 40 °C mientras el frío se calienta de 25 a 35 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 160 → 40 °CTc: 25 → 35 °C
ΔTlm = K
3.Media
longitudT135 °C100 °C20 °C90 °CΔT₁ΔT₂flujo paralelo

Un intercambiador de calor en equicorriente transfiere 60 kW. Su área de intercambio es 6 m². El fluido caliente se enfría de 135 a 100 °C y el frío se calienta de 20 a 90 °C. Halla el coeficiente global de transmisión de calor U.

Q̇ = 60 kWA = 6 m²Th: 135 → 100 °CTc: 20 → 90 °C
U = W/(m²·K)
4.Media
longitudT105 °C90 °C75 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de carcasa y tubos (un paso por carcasa, dos pasos por tubos) debe transferir 640 kW. El fluido caliente se enfría de 105 a 90 °C y el frío se calienta de 30 a 75 °C. El factor de corrección de la DTML para esta disposición es F = 0,85, y U = 1000 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 640 kWF = 0,85U = 1000 W/(m²·K)Th: 105 → 90 °CTc: 30 → 75 °C
A = m²
5.Difícil
longitudT100 °C55 °C?15 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador de doble tubo a contracorriente, aceite caliente (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) circula por el tubo interior y se enfría de 100 a 55 °C. Agua (0,2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra en el espacio anular a 15 °C. El tubo interior tiene un diámetro de 32 mm, y U = 400 W/(m²·K) está referido a este diámetro. Halla la longitud de tubo L necesaria.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 100 → 55 °Cṁc = 0,2 kg/sTc,in = 15 °CD = 32 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m
6.Difícil
longitudT140 °C65 °C?10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador de doble tubo a contracorriente, aceite caliente (0,3 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) circula por el tubo interior y se enfría de 140 a 65 °C. Agua (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra en el espacio anular a 10 °C. El tubo interior tiene un diámetro de 40 mm, y U = 400 W/(m²·K) está referido a este diámetro. Halla la longitud de tubo L necesaria.

ṁh = 0,3 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 140 → 65 °Cṁc = 1,5 kg/sTc,in = 10 °CD = 40 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m

Soluciones

  1. 1. ΔTlm = 46,78 K
  2. 2. ΔTlm = 39,44 K
  3. 3. U = 232,6 W/(m²·K)
  4. 4. A = 17,4 m²
  5. 5. L = 41,81 m
  6. 6. L = 12,26 m

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