Un intercambiador de calor a contracorriente tiene un área de intercambio de 3 m² y un coeficiente global de transmisión de calor de 500 W/(m²·K). El fluido caliente se enfría de 95 a 80 °C y el frío se calienta de 30 a 80 °C. Halla la potencia térmica intercambiada Q̇.
Hoja de ejercicios de Intercambiadores de calor (DTML) con soluciones
En un intercambiador a contracorriente el fluido caliente se enfría de 95 a 65 °C mientras el frío se calienta de 30 a 55 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.
Un intercambiador de carcasa y tubos (un paso por carcasa, dos pasos por tubos) debe transferir 660 kW. El fluido caliente se enfría de 160 a 70 °C y el frío se calienta de 30 a 145 °C. El factor de corrección de la DTML para esta disposición es F = 0,85, y U = 300 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.
En un condensador, el vapor condensa a 120 °C constantes en el exterior de los tubos. El agua de refrigeración (4 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) circula por los tubos y se calienta de 20 a 80 °C. El coeficiente global de transmisión de calor es 1500 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.
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 145 a 80 °C. Agua (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra en el espacio anular a 20 °C. El tubo interior tiene un diámetro de 32 mm, y U = 150 W/(m²·K) está referido a este diámetro. Halla la longitud de tubo L necesaria.
En un condensador con un área de intercambio de 8 m² y U = 1000 W/(m²·K), el vapor condensa a 110 °C constantes en el exterior de los tubos. El agua de refrigeración (3 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra en los tubos a 15 °C. Halla la temperatura de salida del agua Tc,out.
Soluciones
- 1. Q̇ = 43,61 kW
- 2. ΔTlm = 37,44 K
- 3. A = 101,5 m²
- 4. A = 10,21 m²
- 5. L = 60,34 m
- 6. Tc,out = 59,8 °C
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