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
longitudT130 °C65 °C?10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (0,5 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se enfría de 130 a 65 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 1 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: 130 → 65 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
2.Fácil
longitudT135 °C115 °C40 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente el fluido caliente se enfría de 135 a 115 °C mientras el frío se calienta de 30 a 40 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 135 → 115 °CTc: 30 → 40 °C
ΔTlm = K
3.Media
longitudT110 °C80 °C65 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador a contracorriente transfiere 440 kW. El fluido caliente se enfría de 110 a 80 °C y el frío se calienta de 30 a 65 °C. El coeficiente global de transmisión es 1500 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 440 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 110 → 80 °CTc: 30 → 65 °C
A = m²
4.Media
longitudT105 °C15 °C35 °CΔT₁ΔT₂vapor que condensa

En un condensador, el vapor condensa a 105 °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 15 a 35 °C. El coeficiente global de transmisión de calor es 2500 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Ts = 105 °Cṁ = 5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 35 °CU = 2500 W/(m²·K)
A = m²
5.Difícil
longitudT140 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂vapor que condensa

En un condensador con un área de intercambio de 4 m² y U = 2500 W/(m²·K), el vapor condensa a 140 °C constantes en el exterior de los tubos. El agua de refrigeración (2 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 = 140 °CA = 4 m²U = 2500 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
6.Difícil
longitudT90 °C50 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂flujo paralelo

En un intercambiador de doble tubo en equicorriente, aceite caliente (0,2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) circula por el tubo interior y se enfría de 90 a 50 °C. Agua (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra en el espacio anular a 10 °C. El tubo interior tiene un diámetro de 50 mm, y U = 300 W/(m²·K) está referido a este diámetro. Halla la longitud de tubo L necesaria.

ṁh = 0,2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 90 → 50 °Cṁc = 1,5 kg/sTc,in = 10 °CD = 50 mmU = 300 W/(m²·K)
L = m

Soluciones

  1. 1. Tc,out = 29,44 °C
  2. 2. ΔTlm = 89,91 K
  3. 3. A = 6,181 m²
  4. 4. A = 2,101 m²
  5. 5. Tc,out = 105,2 °C
  6. 6. L = 6,997 m

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