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
longitudT135 °C80 °C40 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente el fluido caliente se enfría de 135 a 80 °C mientras el frío se calienta de 20 a 40 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 135 → 80 °CTc: 20 → 40 °C
ΔTlm = K
2.Fácil
longitudT110 °C80 °C95 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de calor a contracorriente tiene un área de intercambio de 5 m² y un coeficiente global de transmisión de calor de 1000 W/(m²·K). El fluido caliente se enfría de 110 a 80 °C y el frío se calienta de 30 a 95 °C. Halla la potencia térmica intercambiada Q̇.

A = 5 m²U = 1000 W/(m²·K)Th: 110 → 80 °CTc: 30 → 95 °C
Q̇ = kW
3.Media
longitudT110 °C30 °C45 °CΔT₁ΔT₂vapor que condensa

En un condensador, el vapor condensa a 110 °C constantes en el exterior de los tubos. El agua de refrigeración (5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) circula por los tubos y se calienta de 30 a 45 °C. El coeficiente global de transmisión de calor es 3500 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Ts = 110 °Cṁ = 5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 45 °CU = 3500 W/(m²·K)
A = m²
4.Media
longitudT85 °C50 °C55 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de carcasa y tubos (un paso por carcasa, dos pasos por tubos) debe transferir 560 kW. El fluido caliente se enfría de 85 a 50 °C y el frío se calienta de 25 a 55 °C. El factor de corrección de la DTML para esta disposición es F = 0,8, y U = 200 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 560 kWF = 0,8U = 200 W/(m²·K)Th: 85 → 50 °CTc: 25 → 55 °C
A = m²
5.Difícil
longitudT140 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂vapor que condensa

En un condensador con un área de intercambio de 6 m² y U = 1500 W/(m²·K), el vapor condensa a 140 °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 20 °C. Halla la temperatura de salida del agua Tc,out.

Ts = 140 °CA = 6 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
6.Difícil
longitudT115 °C??30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente ambas corrientes tienen la misma capacidad calorífica, ṁ·cp = 0,5 kW/K. La corriente caliente entra a 115 °C y la fría a 30 °C. El intercambiador tiene A = 2 m² y U = 800 W/(m²·K). Halla la temperatura de salida del fluido caliente Th,out.

Ch = Cc = 0,5 kW/KTh,in = 115 °CTc,in = 30 °CA = 2 m²U = 800 W/(m²·K)
Th,out = °C

Soluciones

  1. 1. ΔTlm = 76,16 K
  2. 2. Q̇ = 145,4 kW
  3. 3. A = 1,24 m²
  4. 4. A = 127,6 m²
  5. 5. Tc,out = 111,4 °C
  6. 6. Th,out = 50,24 °C

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