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

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
longitudT100 °C65 °C?15 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se enfría de 100 a 65 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 3 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 15 °C. No hay pérdidas de calor al entorno. Halla la temperatura de salida del agua Tc,out.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 100 → 65 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
2.Fácil
longitudT145 °C115 °C45 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente el fluido caliente se enfría de 145 a 115 °C mientras el frío se calienta de 10 a 45 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 145 → 115 °CTc: 10 → 45 °C
ΔTlm = K
3.Media
longitudT180 °C65 °C15 °C40 °CΔT₁ΔT₂flujo paralelo

Un intercambiador de calor en equicorriente transfiere 70 kW. Su área de intercambio es 5 m². El fluido caliente se enfría de 180 a 65 °C y el frío se calienta de 15 a 40 °C. Halla el coeficiente global de transmisión de calor U.

Q̇ = 70 kWA = 5 m²Th: 180 → 65 °CTc: 15 → 40 °C
U = W/(m²·K)
4.Media
longitudT145 °C80 °C50 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de carcasa y tubos (un paso por carcasa, dos pasos por tubos) debe transferir 650 kW. El fluido caliente se enfría de 145 a 80 °C y el frío se calienta de 15 a 50 °C. El factor de corrección de la DTML para esta disposición es F = 0,92, y U = 500 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 650 kWF = 0,92U = 500 W/(m²·K)Th: 145 → 80 °CTc: 15 → 50 °C
A = m²
5.Difícil
longitudT170 °C??15 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente ambas corrientes tienen la misma capacidad calorífica, ṁ·cp = 1 kW/K. La corriente caliente entra a 170 °C y la fría a 15 °C. El intercambiador tiene A = 1 m² y U = 500 W/(m²·K). Halla la temperatura de salida del fluido caliente Th,out.

Ch = Cc = 1 kW/KTh,in = 170 °CTc,in = 15 °CA = 1 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Difícil
longitudT100 °C30 °C?ΔT₁ΔT₂vapor que condensa

En un condensador con un área de intercambio de 3 m² y U = 1500 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 30 °C. Halla la temperatura de salida del agua Tc,out.

Ts = 100 °CA = 3 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 0,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C

Soluciones

  1. 1. Tc,out = 26,72 °C
  2. 2. ΔTlm = 102,5 K
  3. 3. U = 188,7 W/(m²·K)
  4. 4. A = 17,87 m²
  5. 5. Th,out = 118,3 °C
  6. 6. Tc,out = 91,87 °C

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