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
longitudT95 °C80 °C80 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

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.

A = 3 m²U = 500 W/(m²·K)Th: 95 → 80 °CTc: 30 → 80 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
longitudT95 °C65 °C55 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

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.

Th: 95 → 65 °CTc: 30 → 55 °C
ΔTlm = K
3.Media
longitudT160 °C70 °C145 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

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.

Q̇ = 660 kWF = 0,85U = 300 W/(m²·K)Th: 160 → 70 °CTc: 30 → 145 °C
A = m²
4.Media
longitudT120 °C20 °C80 °CΔT₁ΔT₂vapor que condensa

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.

Ts = 120 °Cṁ = 4 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 80 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
5.Difícil
longitudT145 °C80 °C?20 °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 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.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 145 → 80 °Cṁc = 0,5 kg/sTc,in = 20 °CD = 32 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m
6.Difícil
longitudT110 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂vapor que condensa

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.

Ts = 110 °CA = 8 m²U = 1000 W/(m²·K)ṁ = 3 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C

Soluciones

  1. 1. Q̇ = 43,61 kW
  2. 2. ΔTlm = 37,44 K
  3. 3. A = 101,5 m²
  4. 4. A = 10,21 m²
  5. 5. L = 60,34 m
  6. 6. Tc,out = 59,8 °C

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