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
longitudT105 °C40 °C35 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de calor a contracorriente tiene un área de intercambio de 5 m² y un coeficiente global de transmisión de calor de 1500 W/(m²·K). El fluido caliente se enfría de 105 a 40 °C y el frío se calienta de 15 a 35 °C. Halla la potencia térmica intercambiada Q̇.

A = 5 m²U = 1500 W/(m²·K)Th: 105 → 40 °CTc: 15 → 35 °C
Q̇ = kW
2.Fácil

En un intercambiador de calor se calientan 2,5 kg/s de etanol (cp = 2,44 kJ/(kg·K)) de 15 a 40 °C. Halla la potencia térmica intercambiada Q̇.

ṁ = 2,5 kg/scp = 2,44 kJ/(kg·K)T: 15 → 40 °C
Q̇ = kW
3.Media
longitudT95 °C65 °C25 °C60 °CΔT₁ΔT₂flujo paralelo

Un intercambiador de calor en equicorriente transfiere 420 kW. Su área de intercambio es 12 m². El fluido caliente se enfría de 95 a 65 °C y el frío se calienta de 25 a 60 °C. Halla el coeficiente global de transmisión de calor U.

Q̇ = 420 kWA = 12 m²Th: 95 → 65 °CTc: 25 → 60 °C
U = W/(m²·K)
4.Media
longitudT105 °C10 °C70 °CΔT₁ΔT₂vapor que condensa

En un condensador, el vapor condensa a 105 °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 10 a 70 °C. El coeficiente global de transmisión de calor es 1500 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Ts = 105 °Cṁ = 4 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 10 → 70 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²
5.Difícil
longitudT100 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂vapor que condensa

En un condensador con un área de intercambio de 1,5 m² y U = 2000 W/(m²·K), el vapor condensa a 100 °C constantes en el exterior de los tubos. El agua de refrigeración (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra en los tubos a 25 °C. Halla la temperatura de salida del agua Tc,out.

Ts = 100 °CA = 1,5 m²U = 2000 W/(m²·K)ṁ = 0,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
6.Difícil
longitudT150 °C105 °C?20 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador de doble tubo a contracorriente, aceite caliente (0,8 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) circula por el tubo interior y se enfría de 150 a 105 °C. Agua (1,5 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 = 200 W/(m²·K) está referido a este diámetro. Halla la longitud de tubo L necesaria.

ṁh = 0,8 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 150 → 105 °Cṁc = 1,5 kg/sTc,in = 20 °CD = 32 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m

Soluciones

  1. 1. Q̇ = 327,8 kW
  2. 2. Q̇ = 152,5 kW
  3. 3. U = 1421 W/(m²·K)
  4. 4. A = 11,13 m²
  5. 5. Tc,out = 82,15 °C
  6. 6. L = 41,16 m

Soluciones completas paso a paso: practica este tema en examproblems.com.