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
longitudT150 °C115 °C30 °C40 °CΔT₁ΔT₂flujo paralelo

En un intercambiador de calor en paralelo (equicorriente) el fluido caliente se enfría de 150 a 115 °C mientras el frío se calienta de 30 a 40 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 150 → 115 °CTc: 30 → 40 °C
ΔTlm = K
2.Fácil
longitudT120 °C70 °C100 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de calor a contracorriente tiene un área de intercambio de 0,5 m² y un coeficiente global de transmisión de calor de 1000 W/(m²·K). El fluido caliente se enfría de 120 a 70 °C y el frío se calienta de 15 a 100 °C. Halla la potencia térmica intercambiada Q̇.

A = 0,5 m²U = 1000 W/(m²·K)Th: 120 → 70 °CTc: 15 → 100 °C
Q̇ = kW
3.Media
longitudT130 °C15 °C90 °CΔT₁ΔT₂vapor que condensa

En un condensador, el vapor condensa a 130 °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 15 a 90 °C. El coeficiente global de transmisión de calor es 2500 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Ts = 130 °Cṁ = 4 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 90 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
4.Media
longitudT80 °C55 °C70 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador a contracorriente transfiere 220 kW. El fluido caliente se enfría de 80 a 55 °C y el frío se calienta de 15 a 70 °C. El coeficiente global de transmisión es 1000 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 220 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 80 → 55 °CTc: 15 → 70 °C
A = m²
5.Difícil
longitudT90 °C50 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂flujo paralelo

En un intercambiador de doble tubo en equicorriente, aceite caliente (0,3 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) circula por el tubo interior y se enfría de 90 a 50 °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 20 mm, y U = 500 W/(m²·K) está referido a este diámetro. Halla la longitud de tubo L necesaria.

ṁh = 0,3 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 90 → 50 °Cṁc = 0,8 kg/sTc,in = 15 °CD = 20 mmU = 500 W/(m²·K)
L = m
6.Difícil
longitudT80 °C60 °C31,99 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se enfría de 80 a 60 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 3 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 = 0,5 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 80 → 60 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²

Soluciones

  1. 1. ΔTlm = 95,74 K
  2. 2. Q̇ = 17,3 kW
  3. 3. A = 7,063 m²
  4. 4. A = 10,17 m²
  5. 5. L = 16,95 m
  6. 6. A = 3,264 m²

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