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 °C55 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de calor a contracorriente tiene un área de intercambio de 1,5 m² y un coeficiente global de transmisión de calor de 300 W/(m²·K). El fluido caliente se enfría de 105 a 40 °C y el frío se calienta de 25 a 55 °C. Halla la potencia térmica intercambiada Q̇.

A = 1,5 m²U = 300 W/(m²·K)Th: 105 → 40 °CTc: 25 → 55 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
longitudT130 °C80 °C65 °C25 °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 300 W/(m²·K). El fluido caliente se enfría de 130 a 80 °C y el frío se calienta de 25 a 65 °C. Halla la potencia térmica intercambiada Q̇.

A = 0,5 m²U = 300 W/(m²·K)Th: 130 → 80 °CTc: 25 → 65 °C
Q̇ = kW
3.Media
longitudT120 °C90 °C85 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de carcasa y tubos (un paso por carcasa, dos pasos por tubos) debe transferir 480 kW. El fluido caliente se enfría de 120 a 90 °C y el frío se calienta de 15 a 85 °C. El factor de corrección de la DTML para esta disposición es F = 0,88, y U = 500 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 480 kWF = 0,88U = 500 W/(m²·K)Th: 120 → 90 °CTc: 15 → 85 °C
A = m²
4.Media
longitudT120 °C105 °C65 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador a contracorriente transfiere 470 kW. El fluido caliente se enfría de 120 a 105 °C y el frío se calienta de 20 a 65 °C. El coeficiente global de transmisión es 1000 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 470 kWU = 1000 W/(m²·K)Th: 120 → 105 °CTc: 20 → 65 °C
A = m²
5.Difícil
longitudT130 °C85 °C?25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador de doble tubo a contracorriente, aceite caliente (1 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) circula por el tubo interior y se enfría de 130 a 85 °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 25 mm, y U = 300 W/(m²·K) está referido a este diámetro. Halla la longitud de tubo L necesaria.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 130 → 85 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 25 °CD = 25 mmU = 300 W/(m²·K)
L = m
6.Difícil
longitudT130 °C20 °C?ΔT₁ΔT₂vapor que condensa

En un condensador con un área de intercambio de 3 m² y U = 1000 W/(m²·K), el vapor condensa a 130 °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 20 °C. Halla la temperatura de salida del agua Tc,out.

Ts = 130 °CA = 3 m²U = 1000 W/(m²·K)ṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 20 °C
Tc,out = °C

Soluciones

  1. 1. Q̇ = 13,08 kW
  2. 2. Q̇ = 8,979 kW
  3. 3. A = 20,79 m²
  4. 4. A = 6,82 m²
  5. 5. L = 69,55 m
  6. 6. Tc,out = 53,17 °C

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