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
longitudT165 °C80 °C80 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de calor a contracorriente tiene un área de intercambio de 20 m² y un coeficiente global de transmisión de calor de 200 W/(m²·K). El fluido caliente se enfría de 165 a 80 °C y el frío se calienta de 25 a 80 °C. Halla la potencia térmica intercambiada Q̇.

A = 20 m²U = 200 W/(m²·K)Th: 165 → 80 °CTc: 25 → 80 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
longitudT130 °C75 °C110 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente el fluido caliente se enfría de 130 a 75 °C mientras el frío se calienta de 10 a 110 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 130 → 75 °CTc: 10 → 110 °C
ΔTlm = K
3.Media
longitudT165 °C70 °C115 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de carcasa y tubos (un paso por carcasa, dos pasos por tubos) debe transferir 300 kW. El fluido caliente se enfría de 165 a 70 °C y el frío se calienta de 10 a 115 °C. El factor de corrección de la DTML para esta disposición es F = 0,8, y U = 300 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 300 kWF = 0,8U = 300 W/(m²·K)Th: 165 → 70 °CTc: 10 → 115 °C
A = m²
4.Media
longitudT110 °C50 °C40 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador a contracorriente transfiere 260 kW. El fluido caliente se enfría de 110 a 50 °C y el frío se calienta de 15 a 40 °C. El coeficiente global de transmisión es 500 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 260 kWU = 500 W/(m²·K)Th: 110 → 50 °CTc: 15 → 40 °C
A = m²
5.Difícil
longitudT110 °C30 °C?ΔT₁ΔT₂vapor que condensa

En un condensador con un área de intercambio de 2 m² y U = 2000 W/(m²·K), el vapor condensa a 110 °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 30 °C. Halla la temperatura de salida del agua Tc,out.

Ts = 110 °CA = 2 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
6.Difícil
longitudT120 °C??15 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente ambas corrientes tienen la misma capacidad calorífica, ṁ·cp = 2 kW/K. La corriente caliente entra a 120 °C y la fría a 15 °C. El intercambiador tiene A = 3 m² y U = 500 W/(m²·K). Halla la temperatura de salida del fluido caliente Th,out.

Ch = Cc = 2 kW/KTh,in = 120 °CTc,in = 15 °CA = 3 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C

Soluciones

  1. 1. Q̇ = 275,7 kW
  2. 2. ΔTlm = 38,18 K
  3. 3. A = 22,79 m²
  4. 4. A = 10,3 m²
  5. 5. Tc,out = 79,27 °C
  6. 6. Th,out = 75 °C

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