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
longitudT130 °C90 °C30 °C85 °CΔT₁ΔT₂flujo paralelo

En un intercambiador de calor en paralelo (equicorriente) el fluido caliente se enfría de 130 a 90 °C mientras el frío se calienta de 30 a 85 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 130 → 90 °CTc: 30 → 85 °C
ΔTlm = K
2.Fácil
longitudT130 °C90 °C105 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente el fluido caliente se enfría de 130 a 90 °C mientras el frío se calienta de 30 a 105 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 130 → 90 °CTc: 30 → 105 °C
ΔTlm = K
3.Media
longitudT85 °C70 °C55 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de calor a contracorriente transfiere 120 kW. Su área de intercambio es 3 m². El fluido caliente se enfría de 85 a 70 °C y el frío se calienta de 25 a 55 °C. Halla el coeficiente global de transmisión de calor U.

Q̇ = 120 kWA = 3 m²Th: 85 → 70 °CTc: 25 → 55 °C
U = W/(m²·K)
4.Media
longitudT180 °C125 °C100 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de calor a contracorriente transfiere 400 kW. Su área de intercambio es 1 m². El fluido caliente se enfría de 180 a 125 °C y el frío se calienta de 10 a 100 °C. Halla el coeficiente global de transmisión de calor U.

Q̇ = 400 kWA = 1 m²Th: 180 → 125 °CTc: 10 → 100 °C
U = W/(m²·K)
5.Difícil
longitudT100 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂vapor que condensa

En un condensador con un área de intercambio de 1 m² y U = 3000 W/(m²·K), el vapor condensa a 100 °C constantes en el exterior de los tubos. El agua de refrigeración (1 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 = 100 °CA = 1 m²U = 3000 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C
6.Difícil
longitudT160 °C95 °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 160 a 95 °C. Agua (0,8 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra en el espacio anular a 15 °C. El tubo interior tiene un diámetro de 50 mm, y U = 250 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: 160 → 95 °Cṁc = 0,8 kg/sTc,in = 15 °CD = 50 mmU = 250 W/(m²·K)
L = m

Soluciones

  1. 1. ΔTlm = 31,71 K
  2. 2. ΔTlm = 39,98 K
  3. 3. U = 1081 W/(m²·K)
  4. 4. U = 4147 W/(m²·K)
  5. 5. Tc,out = 60,97 °C
  6. 6. L = 19,07 m

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