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

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 °C105 °C?10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se enfría de 140 a 105 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 0,8 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 10 °C. No hay pérdidas de calor al entorno. Halla la temperatura de salida del agua Tc,out.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 140 → 105 °Cṁc = 0,8 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
2.Fácil
longitudT110 °C55 °C?10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se enfría de 110 a 55 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 3 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 10 °C. No hay pérdidas de calor al entorno. Halla la temperatura de salida del agua Tc,out.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 110 → 55 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
3.Media
longitudT180 °C65 °C150 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de carcasa y tubos (un paso por carcasa, dos pasos por tubos) debe transferir 760 kW. El fluido caliente se enfría de 180 a 65 °C y el frío se calienta de 25 a 150 °C. El factor de corrección de la DTML para esta disposición es F = 0,92, y U = 500 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 760 kWF = 0,92U = 500 W/(m²·K)Th: 180 → 65 °CTc: 25 → 150 °C
A = m²
4.Media
longitudT115 °C35 °C50 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de carcasa y tubos (un paso por carcasa, dos pasos por tubos) debe transferir 180 kW. El fluido caliente se enfría de 115 a 35 °C y el frío se calienta de 15 a 50 °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 = 180 kWF = 0,85U = 1000 W/(m²·K)Th: 115 → 35 °CTc: 15 → 50 °C
A = m²
5.Difícil
longitudT150 °C??10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente ambas corrientes tienen la misma capacidad calorífica, ṁ·cp = 4 kW/K. La corriente caliente entra a 150 °C y la fría a 10 °C. El intercambiador tiene A = 4 m² y U = 500 W/(m²·K). Halla la temperatura de salida del fluido caliente Th,out.

Ch = Cc = 4 kW/KTh,in = 150 °CTc,in = 10 °CA = 4 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Difícil
longitudT95 °C50 °C46,51 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se enfría de 95 a 50 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 1,5 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 30 °C. Con U = 200 W/(m²·K), halla el área de intercambio A necesaria.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 95 → 50 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²

Soluciones

  1. 1. Tc,out = 23,08 °C
  2. 2. Tc,out = 20,96 °C
  3. 3. A = 47,53 m²
  4. 4. A = 5,547 m²
  5. 5. Th,out = 103,3 °C
  6. 6. A = 16,09 m²

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