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

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Nombre: ____________________   Fecha: ____________

1.Fácil
longitudT130 °C70 °C100 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente el fluido caliente se enfría de 130 a 70 °C mientras el frío se calienta de 20 a 100 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 130 → 70 °CTc: 20 → 100 °C
ΔTlm = K
2.Fácil

En un intercambiador de calor se calientan 1,5 kg/s de etanol (cp = 2,44 kJ/(kg·K)) de 20 a 80 °C. Halla la potencia térmica intercambiada Q̇.

ṁ = 1,5 kg/scp = 2,44 kJ/(kg·K)T: 20 → 80 °C
Q̇ = kW
3.Media
longitudT125 °C95 °C100 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de carcasa y tubos (un paso por carcasa, dos pasos por tubos) debe transferir 410 kW. El fluido caliente se enfría de 125 a 95 °C y el frío se calienta de 10 a 100 °C. El factor de corrección de la DTML para esta disposición es F = 0,9, y U = 200 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 410 kWF = 0,9U = 200 W/(m²·K)Th: 125 → 95 °CTc: 10 → 100 °C
A = m²
4.Media
longitudT130 °C30 °C70 °CΔT₁ΔT₂vapor que condensa

En un condensador, el vapor condensa a 130 °C constantes en el exterior de los tubos. El agua de refrigeración (5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) circula por los tubos y se calienta de 30 a 70 °C. El coeficiente global de transmisión de calor es 2000 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Ts = 130 °Cṁ = 5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 30 → 70 °CU = 2000 W/(m²·K)
A = m²
5.Difícil
longitudT115 °C80 °C53,89 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se enfría de 115 a 80 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 1 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 25 °C. Con U = 1000 W/(m²·K), halla el área de intercambio A necesaria.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 115 → 80 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
longitudT125 °C75 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂flujo paralelo

En un intercambiador de doble tubo en equicorriente, aceite caliente (0,3 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) circula por el tubo interior y se enfría de 125 a 75 °C. Agua (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra en el espacio anular a 25 °C. El tubo interior tiene un diámetro de 50 mm, y U = 400 W/(m²·K) está referido a este diámetro. Halla la longitud de tubo L necesaria.

ṁh = 0,3 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 125 → 75 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 25 °CD = 50 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m

Soluciones

  1. 1. ΔTlm = 39,15 K
  2. 2. Q̇ = 219,6 kW
  3. 3. A = 46,46 m²
  4. 4. A = 5,338 m²
  5. 5. A = 2,082 m²
  6. 6. L = 8,234 m

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