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?30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (0,5 kg/s, cp = 2,5 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 30 °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: 100 → 65 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
2.Fácil
longitudT115 °C50 °C35 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente el fluido caliente se enfría de 115 a 50 °C mientras el frío se calienta de 15 a 35 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 115 → 50 °CTc: 15 → 35 °C
ΔTlm = K
3.Media
longitudT90 °C40 °C50 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de carcasa y tubos (un paso por carcasa, dos pasos por tubos) debe transferir 760 kW. El fluido caliente se enfría de 90 a 40 °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 = 1000 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 760 kWF = 0,92U = 1000 W/(m²·K)Th: 90 → 40 °CTc: 15 → 50 °C
A = m²
4.Media
longitudT120 °C65 °C85 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador a contracorriente transfiere 210 kW. El fluido caliente se enfría de 120 a 65 °C y el frío se calienta de 25 a 85 °C. El coeficiente global de transmisión es 1500 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 210 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 120 → 65 °CTc: 25 → 85 °C
A = m²
5.Difícil
longitudT80 °C50 °C32,61 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se enfría de 80 a 50 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 1 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 10 °C. Con U = 500 W/(m²·K), halla el área de intercambio A necesaria.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 80 → 50 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
longitudT150 °C90 °C65,89 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (2 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se enfría de 150 a 90 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 2 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 30 °C. Con U = 800 W/(m²·K), halla el área de intercambio A necesaria.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 150 → 90 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²

Soluciones

  1. 1. Tc,out = 33,49 °C
  2. 2. ΔTlm = 54,43 K
  3. 3. A = 25,88 m²
  4. 4. A = 3,739 m²
  5. 5. A = 4,336 m²
  6. 6. A = 5,254 m²

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